大西洋環(huán)流或?qū)⒈罎?！人類的“后天”?huì)來(lái)臨嗎？

相信看過(guò)《后天》這部科幻電影的人，應(yīng)該都對(duì)影片中的那場(chǎng)氣候異變所造成冰天雪地印象深刻。根據(jù)影片的描述，導(dǎo)致這場(chǎng)氣候異變的一個(gè)重要原因就是大西洋環(huán)流的停止，而引人注目的是，近日發(fā)表《自然通訊》雜志上的一項(xiàng)新研究表明，在不遠(yuǎn)的未來(lái)，大西洋環(huán)流或?qū)⒈罎?，這就不免令人擔(dān)心，在真實(shí)的世界中，人類的“后天”會(huì)來(lái)臨嗎？下面我們就來(lái)聊一下這個(gè)話題。

我們地球上存在著大片的的海洋，以至于海洋的面積占據(jù)了整個(gè)地球表面的大約71%，另一方面來(lái)講，在自然界之中，水是比熱容最大的化合物，在吸收或釋放了大量熱量的情況下，海洋的溫度不會(huì)產(chǎn)生太大的變化，因此海洋也被常被稱為“調(diào)節(jié)地球氣候的大空調(diào)”，因?yàn)樗瓤梢浴爸评洹?，也可以“取暖”?/p>

【資料圖】

地球海洋中的海水流動(dòng)并不是雜亂無(wú)章的，在地球海洋的很多區(qū)域中，海水都會(huì)有規(guī)律地流動(dòng)，進(jìn)而形成洋流，這些洋流有大有小，其中有一個(gè)超大規(guī)模的洋流循環(huán)系統(tǒng)，被稱為“溫鹽環(huán)流”。

簡(jiǎn)單來(lái)講，“溫鹽環(huán)流”是一個(gè)依靠海水的溫度和含鹽度所引發(fā)的密度差異驅(qū)動(dòng)的全球洋流循環(huán)系統(tǒng)。

實(shí)際上，大西洋環(huán)流其實(shí)就是“溫鹽環(huán)流”中的一個(gè)重要組成部分，它的特征可以簡(jiǎn)單地描述為：在大西洋上層存在著一股從赤道區(qū)域向北流動(dòng)的、由溫暖且密度較低海水構(gòu)成的洋流，這個(gè)洋流一路向北并逐漸變冷，在此基礎(chǔ)上，再加上水分不斷地蒸發(fā)，因此海水的密度也越來(lái)越大，最終這個(gè)洋流在北大西洋區(qū)域沉入深海并回流，進(jìn)而形成一股向南流動(dòng)的、由寒冷且密度較高的海水構(gòu)成的洋流。

如此一來(lái)，大西洋中就形成了一個(gè)上層暖水向北流動(dòng)、深層冷水向南流動(dòng)、并在兩端發(fā)生翻轉(zhuǎn)的巨型環(huán)流，所以這個(gè)環(huán)流就被稱為“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”（Atlantic Meridional Overturning Circulation），通常我們將其簡(jiǎn)稱為大西洋環(huán)流。

從整體上來(lái)講，大西洋環(huán)流能夠?qū)⒊嗟栏浇臒崃吭丛床粩嗟叵蚋呔暥鹊貐^(qū)輸送，進(jìn)而使赤道附近不是那么熱，高緯度地區(qū)也不是那么冷，因此它對(duì)地球的北半球、特別是大西洋及其附近區(qū)域的氣候影響巨大。

在過(guò)去的研究中，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大西洋環(huán)流處于近1000年至1600年間最弱的水平，并且它還有持續(xù)減弱的跡象，科學(xué)家推測(cè)，造成這種現(xiàn)象的原因，很可能是全球變暖所引發(fā)的。

這是因?yàn)槿蜃兣瘯?huì)導(dǎo)致地球兩極附近區(qū)域的冰蓋和海冰更多地融化，還會(huì)使其附近區(qū)域的降水量出現(xiàn)增加，對(duì)于大西洋環(huán)流而言，這就意味著更多的淡水涌入，進(jìn)而造成海水的密度變小，而隨著密度的變小，該區(qū)域的海水就越來(lái)越不容易下沉，這就會(huì)使得大西洋環(huán)流持續(xù)減弱。

可以想象的是，隨著這個(gè)過(guò)程的持續(xù)，當(dāng)超過(guò)某個(gè)臨界點(diǎn)的時(shí)候，大西洋環(huán)流就會(huì)崩潰，那么這個(gè)臨界點(diǎn)會(huì)在什么時(shí)候超過(guò)呢？實(shí)際上，前文提到的研究，正是為了解決這個(gè)問(wèn)題，在研究工作中，科學(xué)家們使用了一種統(tǒng)計(jì)方法來(lái)估算大西洋環(huán)流發(fā)生崩潰的時(shí)間。

簡(jiǎn)單來(lái)講，這種方法基于一個(gè)假設(shè)，即：當(dāng)系統(tǒng)接近轉(zhuǎn)變點(diǎn)時(shí)，它會(huì)表現(xiàn)出一種周期性的振蕩行為。這種振蕩行為可以用一個(gè)數(shù)學(xué)模型來(lái)描述，并且可以從實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)中提取出來(lái)，通過(guò)分析這個(gè)數(shù)學(xué)模型的參數(shù)和特征值，科學(xué)家們就可以估算出系統(tǒng)距離轉(zhuǎn)變點(diǎn)的距離，并且推算出轉(zhuǎn)變點(diǎn)發(fā)生的時(shí)間。

此次研究使用了八個(gè)獨(dú)立測(cè)量的、可追溯到150年前的測(cè)量數(shù)據(jù)，研究結(jié)果表明，按照當(dāng)前的趨勢(shì)來(lái)看，大西洋環(huán)流或?qū)⒃诒臼兰o(jì)中葉崩潰（95%置信區(qū)間為2025年至2095年）。那么，如果這樣的事情真的發(fā)生了，會(huì)產(chǎn)生什么影響呢？我們接著看。

根據(jù)《后天》這部科幻電影的描述，大西洋環(huán)流的崩潰，造成了高、低緯度地區(qū)的熱量不能進(jìn)行有效地交換，進(jìn)而使冷空氣和熱空氣各自不斷地累積，當(dāng)達(dá)到一定程度時(shí)，冷熱空氣就開(kāi)始爆發(fā)伸展，具體表現(xiàn)為冷空氣沖向赤道、熱空氣沖向極地，進(jìn)而在全球范圍內(nèi)形成了幾個(gè)巨大的超級(jí)氣旋。

這些超級(jí)氣旋非常猛烈，在其中心區(qū)域形成了超強(qiáng)的低壓環(huán)境，以至于平流層中的冷空氣在極短的時(shí)間內(nèi)就被“拽”了下來(lái)，而平流層中的空氣溫度通常都是零下好幾十度，因此當(dāng)這些冷空氣來(lái)到地面時(shí)，地面的溫度就會(huì)急劇下降，進(jìn)而被“冰封”起來(lái)。

隨著地球表面冰雪覆蓋區(qū)域的擴(kuò)大，地球整體上的反照率就會(huì)迅速上升，這導(dǎo)致了更多的太陽(yáng)光被反射到外太空，地球從太陽(yáng)那里得到的熱量就也相應(yīng)地變小了，于是地球表面就無(wú)法“回暖”，從此逐漸走向“冰河時(shí)期”。

那么，在真實(shí)的世界中，也會(huì)出現(xiàn)這樣的場(chǎng)景嗎？或者說(shuō)，人類的“后天”會(huì)來(lái)臨嗎？實(shí)際上，假如大西洋環(huán)流真的崩潰了，其造成的后果也沒(méi)有《后天》里描述的那樣夸張，從理論上來(lái)講，即使《后天》里描述的現(xiàn)象真的會(huì)發(fā)生，也是一個(gè)緩慢而漸進(jìn)的過(guò)程，需要上百年甚至是上千年的時(shí)間，地球才有可能進(jìn)入所謂的“冰河時(shí)期”。

不過(guò)如果大西洋環(huán)流真的崩潰了，那影響還是蠻大的，根據(jù)科學(xué)家的推測(cè)，如果這樣的事情真的發(fā)生了，那么可能會(huì)造成的影響將包括但不限于以下幾種：

1、北大西洋平均表面溫度將在十年內(nèi)降低2至3℃，北歐、西歐、北美東部地區(qū)的氣溫也將隨之顯著下降，特別是在冬季，其平均氣溫將在現(xiàn)在的基礎(chǔ)上下降5至10℃；2、北美東岸和歐洲西岸的海平面將出現(xiàn)較為明顯地上升；3、全球范圍內(nèi)的極端天氣事件的頻率和強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)一定程度的提升，特別是大西洋沿岸地區(qū)的風(fēng)暴將出現(xiàn)較大幅度地增加；4、北美東部和歐洲西部的降水量會(huì)增加10%至20%，而印度、南美、西非等地區(qū)的年降水量將會(huì)出現(xiàn)較大幅度地降低，素有“地球之肺”之稱的亞馬遜熱帶雨林可能會(huì)面臨嚴(yán)峻威脅。

當(dāng)然了，這也只能說(shuō)是推測(cè)，未來(lái)的情況將會(huì)怎么樣，科學(xué)家目前還不能給出準(zhǔn)確的答案。

參考資料： Warning of a forthcoming collapse of the Atlantic meridional overturning circulation. Nat Commun 14, 4254 (2023).

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