在大西洋,微妙地转移暗示戏剧性的危险

2021-03-03 23:48:27

潮流从非洲向西摆动,最终影响了从加拉加斯到迈阿密再到欧洲的天气模式。

潮流从非洲向西摆动,最终影响了从加拉加斯到迈阿密再到欧洲的天气模式。

墨西哥湾流向北卡罗来纳州的哈特拉斯角(Cape Hatteras)推动加勒比海暖化,然后转向不列颠诸岛。

墨西哥湾流向北卡罗来纳州的哈特拉斯角(Cape Hatteras)推动加勒比海暖化,然后转向不列颠诸岛。

恐惧:融化的格陵兰岛冰会破坏冷热之间的微妙平衡,这不仅定义了北大西洋,而且定义了广阔的生命。

恐惧:融化的格陵兰岛冰会破坏冷热之间的微妙平衡,这不仅定义了北大西洋,而且定义了广阔的生命。

它是您永远不会见过的最强大的河流之一,所承载的水量是世界上所有淡水河流总和的30倍以上。在北大西洋,墨西哥湾流的一臂向冰岛断裂,向北向北输送大量的温暖,据估计,这为斯堪的纳维亚半岛提供的热量相当于其当前能源消耗的78,000倍。如果没有这种电流(行星级的热泵),科学家们相信世界的广阔面貌可能会大不相同。

现在,一系列研究(包括上周发表的一项研究)表明,墨西哥湾流的北部和与之相连的深海洋流可能正在减缓。推动海洋学发展的科学家们,在大西洋上空悬挂着类似项链的传感器阵列,以更好地理解墨西哥湾流所属的复杂网络,不仅在地表,而且在数百英尺深处。

“我们都希望这不是真的,”古海洋学家,伍兹霍尔海洋学研究所所长兼所长彼得·德梅诺卡尔(Peter de Menocal)谈到不断变化的洋流时说。 “因为如果发生这种情况,那只是一个巨大的变化。”

其后果可能包括美国东部部分地区和欧洲部分地区的海平面上升加快,飓风袭击美国东南部,以及可能最有害的是整个萨赫勒地区降雨减少,萨赫勒地区是一片半干旱的土地非洲已经是地缘政治的火药盒。

科学家的关注源于他们对史前气候记录数千年的了解。过去,墨西哥湾流这一分支的严重减弱甚至关闭,似乎已经引发了北大西洋及周边地区温度和降水模式的快速变化。

墨西哥湾流的北臂只是被称为大西洋子午翻转环流(AMOC)的更大,跨海的水流缠结中的一个触手。科学家从冰和沉积物核心获得有力的证据,表明AMOC在过去13000年之前已经减弱并关闭。结果,欧洲部分地区的平均气温可能已迅速降至目前的平均水平以下约15摄氏度,从而迎来了类似北极的条件。北部非洲和南美北部的部分地区变得更加干燥。降雨甚至可能下降到现在的中国。其中一些变化可能在几十年内发生,甚至更少。

因此,AMOC是气候“临界点”概念的发源子。气候临界点是地球气候系统中难以预测的阈值,一旦超过阈值,就会产生迅速的级联效应,远远超出其发生地的范围。德梅诺卡尔博士说:“这是一个开关。”

这使我们陷入了冷落。除了格陵兰岛的东南部,近年来北大西洋的大部分地区变得更冷之外,全球几乎所有地方的平均气温都在上升。

一些人担心格陵兰岛的融水已经阻碍了墨西哥湾流的北移。

一些人担心格陵兰岛的融水已经阻碍了墨西哥湾流的北移。

在这巨大的水循环中可能产生的干扰(随着水的冷却而下沉)切入了科学不安的核心。

在这巨大的水循环中可能产生的干扰(随着水的冷却而下沉)切入了科学不安的核心。

简而言之,寒冷的斑点可能预示着墨西哥湾流的北臂不再以与北大西洋相同的强度到达。自相矛盾的是,变暖的气氛使世界的一部分凉了下来。

科学仍然是相对较新的,并非所有人都同意AMOC实际上正在放慢速度。但是在气候变化的科学建模和史前记录中,北大西洋的降温都预示着海流的关闭。 de Menocal博士说:“停机的标志之一就是这种冷的斑点。” “冷斑点很重要。”

1513年,西班牙探险家胡安·庞塞·德莱昂(Juan Ponce deLeón)注意到今天佛罗里达州沿海的奇异之处:持续不断的海流将他的船向后推,克服了风将它们推向前进。他成为第一个描述墨西哥湾流的欧洲人。本杰明·富兰克林(Benjamin Franklin)最终通过测量从英国返回的水温变化,最终在1700年代后期将其绘制了地图(他将其称为“海湾溪流”)。

在20世纪,海洋学家开始意识到,墨西哥湾流的北部分支是巨大的水循环的一部分,温暖的地表水向北流动,而较冷的水则向南返回,位于地表深处。这就是科学家现在称为AMOC的潮流网络。

该系统是由北大西洋的水驱动的,当北大西洋的水向大气散发热量并变得浓密,沉入海洋深处时,将温暖的地表水向北拉。在本世纪中叶,海洋学家亨利·斯托梅尔(Henry Stommel)阐明了AMOC可能如何变化的物理学。他的见解是,根据热量和盐分的平衡,下沉效应(称为“倾覆”)可能会增强,减弱或完全停止。

在1980年代,哥伦比亚大学Lamont-Doherty地球观测站的地球化学家Wallace Broecker提出了这个想法。

研究格陵兰冰原中冰芯的同事看到了过去奇怪的气候“忽隐忽现”的证据。随着地球从上一个冰河时代(约22,000年前的峰值)的深度冻结中变暖,温度将上升,然后突然下降,然后又迅速上升。 Broecker博士认为,这是由停停和起步所引起的,这就是他所谓的海洋“大输送带”-AMOC。

最明显的例子始于大约12800年前。曾经覆盖北美和欧洲大部分地区的冰川已大量退缩,世界几乎没有陷入冰封。但是随后,在短短的几十年中,格陵兰岛和西欧陷入了寒冷。在格陵兰岛部分地区,温度下降了约10摄氏度或18华氏度。北极般的条件又回到了欧洲的部分地区。

寒冷的持续时间可能长达1300年,之后又比突然开始突然转变。科学家观察到沉积在欧洲湖泊底部的花粉和百慕大附近海洋沉积物的突变。

这迫使科学家对气候变化的思维方式发生了转变。此前,他们倾向于想象几千年来发生的蠕变现象。但是到了1990年代后期,他们接受了可能发生突然的转变,达到临界点。

这不是为了人类对大气的变暖。伯克克博士,2019年去世,着名:“气候制度是一种愤怒的野兽,我们用棍子戳了p。”

为什么amoc关闭了?领先的理论是,融化从撤退到北大西洋或北极海洋中空的冰川。淡水比咸水更轻,并且更漂亮的水突然涌入可能会阻碍密集,咸水的沉没 - 武器的临界“推翻”阶段。

今天,我们没有巨大的冰川湖泊威胁到北大西洋。但我们确实拥有格陵兰冰盖,在预测的上端融化,或者比20世纪90年代快大约六倍。根据一项研究,亚数北大西洋最近在过去120年的任何时候变得不那么咸。

有关原因的一点。风图案或电流的变化可能会导致更大的降雨。但是,德国波茨坦大学的斯特凡·拉赫姆斯托夫·斯特凡·拉赫姆斯托夫嫌疑人认为,与大约12,800年前发生的事情相似,从格陵兰融化开始缓慢武器。

2014年,在北大西洋推出了一个非凡的项目。一系列复杂的传感器被停泊在纽芬兰,格陵兰和苏格兰之间的海洋地板上。他们开始提供一个前所未有的塑造大西洋的电流视图。

传感器揭示了海洋循环的隐藏工作,许多人认为气候开关。

传感器揭示了海洋循环的隐藏工作,许多人认为气候开关。

潜水时,随着水变得越来越密,我们看到水开始下沉。 这种下沉是水流垂直运动的关键部分,水流是驱动循环的发动机。 潜水时,随着水变得越来越密,我们看到水开始下沉。 这种下沉是水流垂直运动的关键部分,水流是驱动循环的发动机。 在600英尺左右的深度,水变得越来越冷,水流变得越来越慢。 在600英尺左右的深度,水变得越来越冷,水流变得越来越慢。 科学家正在追踪的是冷热,咸水和淡水之间微妙平衡的长期变化。 科学家正在追踪的是冷热,咸水和淡水之间微妙平衡的长期变化。 在更深的地方,我们看到洋流向西移动,并最终跨海往返。

在更深的地方,我们看到洋流向西移动,并最终跨海往返。

2015年,Rahmstorf博士和他的同事发表了一篇开创性的论文,认为AMOC在最近几十年里已经下降了15%,他们说这是过去1000年来前所未有的放缓。他和他的同事最近发表了另一篇论文,该论文对北大西洋周围的海温进行了其他重建,其中一些历史可以追溯到1600年,以确定最近的放缓始于19世纪的工业革命,然后在1950年之后加速。

其他科学家也提出了放缓的不同证据。中国海洋大学的朱晨宇和南京师范大学的刘正宇进行的一项研究表明,近几十年来南大西洋变得更加咸,这表明曾经与AMOC一起向北迁移的盐现在仍留在热带地区,他们称之为“盐分堆积”。

伍兹霍尔海洋研究所的克里斯托弗·皮库奇(Christopher Piecuch)最近指出,佛罗里达海岸的海湾流(也称为佛罗里达洋流)已经减弱。他通过测量整个墨西哥湾流中海平面的差异发现了这一点。地球的自转使流动的水向右偏转;这会导致水流的两侧海平面略有不同,而水流越快,差异越大。皮库奇博士发现,距今已有110年的潮汐仪测量表明,这种反差下降了,特别是在过去的二十年中。这表明电流已经放慢了。

对于Rahmstorf博士来说,这些证据支持了AMOC正在放缓的论点。他认为,更改正在按计划进行。他说:“长期趋势正是模型预测的结果。”

联合国政府间气候变化专门委员会在2019年发布的一份报告中汇总了全球最重要的气候研究,该报告称,尽管AMOC在本世纪末“很有可能”减弱,但“崩溃的可能性很小”。然而,拉姆斯托夫博士担心的是系统中的未知数,科学家认为该系统可以在不同状态之间快速转换。

他指出,以IPCC术语来说,“极不可能”转化为小于10%的概率。但是,如果您附近的核反应堆发生爆炸的可能性不到10%,他问:“您会放心吗?”

他说:“我们仍然不知道这个门槛到底有多远。他认为,如果我们将升温幅度限制在比工业化之前的温度高1.5摄氏度(这是各国之间达成巴黎协定以应对气候变化的目标),那么停产的可能性就很小。 “但是,为了缓解气候变暖,这是世界目前的趋势,”我认为,使AMOC变得如此脆弱以至于崩溃并崩溃的风险越来越大。

他说:“如果我们这么多地干扰气候,将会带来很多惊喜。” “根本无法预料事情会变得多么糟糕。”

科学家们还强调说,这种减弱的最终结果仍不清楚。这部分是因为世界处在这样一个未知的领域。过去,当电流关闭时,欧洲变得更加凉爽,但是今天,任何制冷都可能最终因全球持续供暖而被消除或取消。

科学家们说,但是如果过去是序幕,那么大幅改变的AMOC肯定会改变降雨模式,使欧洲和北非的部分地区变得更干燥,南半球的地区变得更加湿润。不断变化的洋流可能会影响人们赖以维持食物和生计的海洋生态系统。

不断变化的墨西哥湾流也可能加速美国大西洋沿岸部分地区的海平面上升。在2009年和2010年,当水流莫名其妙地减弱了30%时,东北地区的海平面上升速度在整个大约100年的潮汐记录中是前所未有的。

而且如果热带和亚热带大西洋的水由于不再向北分流而变暖,那么不断扩大的能源储藏可能会增强飓风,英国国家海洋学中心的科学家认为这种情况已经在发生。飓风的能量来自水中的热量。

最后,反常的是,AMOC的关闭可能会加剧全球供暖。海洋吸收了人类二氧化碳排放量的近三分之一。但是,咸的浓水(AMOC的倾覆部分)的下沉对于这种吸收至关重要。因此,如果AMOC停止或大大减慢,并且水不再下沉,则大气中吸热气体的积聚可能会加速。

然后,这些后果属于“全球怪异”类别。

英国国家海洋学中心的科学家将北大西洋的冷气与欧洲夏季的热浪联系起来有点违反直觉。在2015年和2018年,喷射流是一条气流,在北半球的温带地区从西向东流动,绕着寒冷的一圈向南走了不同寻常的弯路。他们争辩说,大气流动的皱纹将比平常热的空气带入了欧洲,打破了温度记录。

该中心首席科学家,该研究的资深作者乔尔·希斯基说:“这是无法预料的。”它突出显示了当前的季节性预测模型如何无法预测这些温暖的夏天。而且这凸显了一个悖论,那就是,比起巴黎这样寒冷的北大西洋,并没有带来一个寒冷的未来,它实际上可能会使法国的夏季更像摩洛哥的夏季。

即便如此,Hirschi博士仍对AMOC是否真的放慢脚步持观望态度。 “我非常尊重Rahmstorf博士的所作所为。最终可能会发现这一点。”他说。 “但是,恐怕没有真正可靠的数据了。”

佐治亚理工学院自然海洋学家,科学院院长苏珊·洛齐尔(Susan Lozier)也对AMOC当前是否放慢速度感到怀疑。她说,问题在于科学家如何推断AMOC的变化。我们可以直接测量海洋的许多方面,例如温度(正在变暖),氧气水平(正在下降),甚至已经变得分层(更多)。她说:“海洋变化的信号非常强烈。”

但是,大多数关于AMOC的研究并没有直接测量“传送带”。取而代之的是,他们使用代理来推断倾覆发生了变化。

Lozier博士说,当考虑在短时间内发生的变化时,这种推论可能会成问题,因为观察到的变化可能还有其他原因。她说,考虑到北大西洋的冷一斑。 Rahmstorf博士和其他人将其视为海湾溪流减弱的证据,但Lozier博士指出,风型的变化或风暴在海洋上的移动方式也可能是这一现象的基础。她说:“还有其他解释方法。” “我们对AMOC的许多概念理解是孤立于海洋中正在发生的其他事情。”

对AMOC的直接测量只是在最近才开始的。巴哈马群岛和加那利群岛之间的一系列传感器,称为Rapid,于2004年安装。第二个传感器阵列,横跨加拿大从北大西洋到格陵兰再到苏格兰的Osnap,于2014年投入使用。(Lozier博士是Osnap国际项目负责人。)

Lozier博士认为,这两个项目的运作时间都不够长,无法产生清晰的趋势。但是,他们所显示的是许多自然可变性。例如,在2009年和2010年,AMOC被削弱了,“人们就像,‘哦,天哪,这正在发生,”她说—只是在接下来的几年中又恢复了。

他们还揭示了一种比以前设想的要复杂得多的潮流系统。

Broecker博士的旧AMOC示意图假定一个干净的暖流沿大西洋的西部向北流动,而同样干净的冷流向其下方的南侧流动。洛齐尔博士说,实际上,更深的水流不仅限于大西洋的西部边缘,而是通过许多充满涡流的“河流”向南流动。换句话说,深海流的网络比以前设想的要复杂得多,而弄清楚格陵兰岛漂浮的融水如何影响冷深水的形成也变得更加复杂。

这是科学家目前发现的地方。他们怀疑AMOC可以像气候开关一样工作。他们正在密切关注。有些人认为它已经在改变,而另一些人认为这还为时过早。

洛齐尔博士说:“迄今为止,它是否放慢了速度,还是目前正在放慢速度,目前尚无共识。” “但是,人们达成共识,如果我们继续使大气变暖,它将放慢速度。”