一項新的研究揭示了海洋鹽分分佈在調節全球氣候中的關鍵作用，將小冰期等歷史降溫時期與海洋鹽度和環流的變化聯繫起來。這項研究強調了熱帶和副極地地區的相互聯繫以及鹽運動在維持北半球氣候穩定方面的重要性。

來自加拿大達爾豪斯大學、基爾GEOMAR 亥姆霍茲海洋研究中心、阿爾弗雷德韋格納研究所、亥姆霍茲極地和海洋研究中心(AWI) 以及不來梅大學海洋環境科學中心MARUM 的研究人員發現了海洋環境的重要角色。洋流對鹽的分佈在調節全球氣候方面發揮作用。

他們的新研究深入研究了自然氣候異常現象，例如小冰河時期，這段時期從15 世紀到19 世紀中葉，導致了歐洲歉收、飢荒和疾病等嚴重後果。儘管這段時期已得到充分研究，但背後的潛在氣候機制仍有爭議。

該研究的主要作者Anastasia Zhuravleva 博士表示：「觀察最近的自然氣候異常有助於了解人類引起的全球暖化可能引發的過程和機制。」她是GEOMAR 的博士生，並於2019 年因其論文獲得Annette Barthelt 獎。隨後她在GEOMAR 和達爾豪斯大學擔任博士後研究員，並在那裡完成了研究。

熱帶大西洋的重要性

Zhuravleva 博士說：「研究人員經常認為北大西洋副極地海冰範圍的擴大和海水淡化可能是過去寒冷時期的觸發因素，但熱帶大西洋的過程似乎同樣重要。」AWI 和GEOMAR 的古氣候學家Henning Bauch博士，該研究的共同發起人和共同作者補充道：「事實上，與北緯和中緯度地區相比，關於副熱帶-熱帶大西洋最近的這些氣候事件及其對北半球地區的影響的資訊很少，這就是我們研究的用武之地。”

那麼，在歷史氣候異常期間熱帶大西洋發生了什麼，那裡的潛在變化如何影響更北的海洋環流和氣候？為了回答這些問題，團隊研究了加勒比海南部的沉積物剖面，並重建了過去1700 年地表水的鹽度和溫度。除此之外，研究人員也確定了浮游生物鈣質殼的同位素和元素組成。

氣候異常及其影響

結果顯示，小冰河時期氣溫下降約1°C。該研究的合著者、MARUM 低緯度氣候變遷小組負責人Mahyar Mohtadi 博士表示：「對該地區來說，這是一次重大的溫度變化。特別值得注意的是8 至9 世紀發生了另一次明顯的變冷。原本溫暖的熱帶海洋氣溫變冷，導致區域降雨量減少，恰逢尤卡坦半島的嚴重干旱和經典瑪雅文化的衰落。”

此外，研究人員發現，北大西洋副極地和歐洲的寒冷氣候異常伴隨著海洋環流減弱和加勒比海鹽度增加。「平流，或熱帶鹽分向北高緯度地區的移動，對於維持北大西洋副極地的高表面密度至關重要。 這是大規模海洋環流整體穩定的先決條件，包括溫暖的墨西哥灣流水的轉移，這也是我們歐洲氣候溫和的原因，」鮑赫博士說。

因此，歷史數據可以重建橫跨北大西洋的連結。最初的降溫可能是由火山爆發、太陽活動低以及北部海冰與海洋之間的反饋引起的。這項新研究提供的證據表明，鹽分向北高緯度地區移動的減少將放大並延長這些氣候事件。相反，來自熱帶的正鹽度異常的緩慢移動最終將增加北大西洋副極地表面的密度。這可能有利於洋流向北輸送熱量，導致歐洲和北美氣溫較溫和。

「這種鹽度回饋是從模型中得知的，並且已經假設為小冰河時代。然而，在缺乏熱帶海洋數據的情況下，這些假設是基於不太直接的降水記錄，」Zhuravleva博士說。

有證據顯示墨西哥灣流正在減弱，人類造成的暖化可能是原因之一。可以肯定的是，這種變化的後果將是全球性的。不同氣候機制相互作用的程度一直是個懸而未決的問題。這項研究現在證實，鹽的南北運輸是所涉及過程的關鍵因素。