卫星测量给出了一条新线索:北大西洋向大气释放的热量,在过去40年里减少了18%。英国雷丁大学的理查德·艾伦及其同事根据卫星数据算出这一变化,并将其作为大西洋经向翻转环流(AMOC)正在减弱的最新证据之一。
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先把这套系统说清楚。AMOC是一套洋流系统,墨西哥湾暖流是其中一部分。它把温暖、含盐量高的海水从墨西哥湾送往北大西洋;海水在北部冷却、下沉,再沿着海底向南回流。冷却的过程中,热量被释放进大气。艾伦团队关注的正是这个“释放”环节:如果向北输送的热量变了,从海面进入大气的热量也应该跟着变。
未参与这项研究的苏格兰海洋科学协会的尼尔·弗雷泽用这个逻辑解释其意义:“我们预期AMOC把热量向北输送,然后这些热量从海洋顶部进入大气,所以如果其中一环在变化,我们预期另一环也会变化。”他的判断是:“这是迄今为止AMOC在过去40年减弱的最强证据之一。”
为什么科学家要绕道去算“散热”,而不是直接测洋流?因为直接证据有短板。大西洋各处的海洋浮标测得的水压变化,对应AMOC强度自2004年以来下降约10%,但洋流本身有时会连续几十年偏弱,这不足以证明存在长期趋势。
间接证据则各有各的疑点。北大西洋有一块“冷斑”,是自19世纪以来全球唯一变冷的区域;2018年对海表温度下降的一项分析估算,AMOC自1950年代以来减弱了15%。但海表温度下降也可能来自急流风向的改变,或者云层遮挡增多。大卫·索纳利认为,从北大西洋进入大气的热通量可能是更好的指标,因为它“离驱动AMOC的那个东西更近一步”。
不过,热通量路线此前也碰过壁。去年一项研究用大气再分析(本质上是让计算机模型去贴合现有零散观测)计算热通量,结果没有显示1963年至2017年间AMOC强度有任何下降。
新研究的差别在于数据来源。据艾伦介绍,这是首个部分基于卫星测量来计算热通量、进而估算AMOC减弱的研究,目前正在接受同行评审。研究者的做法是:几十年来,地球接收的太阳能与向太空辐射的热能之间的比值一直在向正方向偏移;他们把卫星测到的这种能量不平衡,与再分析和模型结合起来,推算北大西洋向大气释放的热量减少了多少。团队成员、维也纳大学的迈克尔·迈耶评价:“由此推断出的净海气通量质量明显优于其他估算,使这一估算更适合用来推断AMOC变化。”
方法若站得住,价值在于可更新。艾伦说,卫星测量可以定期更新,这一方法有朝一日或能“为探测这条关键洋流的变化提供一种新的早期预警方法”。
学界并非一致叫好。德国波茨坦大学的斯特凡·拉姆斯托夫认为,热通量未必比可以直接测量的海表温度更适合指示AMOC变化;但他表示,两类证据相互叠加,加深了人们对AMOC可能正逼近临界点的担忧。另一项近期研究考察的是海洋而非大气的再分析数据,同样发现AMOC在30年里减弱了15%。
拉姆斯托夫给出的判断标准不是某一条证据:“最强的证据是几条不同证据线的组合,全都指向AMOC在放缓。”
至于机制层面的担忧,气候模型给出的图景是:格陵兰冰盖融化带来的淡水涌入,会稀释AMOC的咸水,拖慢其下沉,从而削弱环流。部分研究提出,AMOC最早可能在2060年崩溃,让欧洲陷入“冰河期”式的冬天,伴随更强的风暴和大范围干旱。这些仍属于模型与研究的推断,而非已经发生的结论。
这项新研究的DOI为10.21203/rs.3.rs-10854125,发表在Research Square上,尚在同行评审中。换句话说,18%这个数字目前的分量,取决于它能不能通过评审,以及能不能和其他证据线对上。
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