關鍵洋流60年後依然強勁有力
根據伍茲霍爾海洋研究所的一項研究,對地球氣候至關重要的AMOC在過去60年中一直保持穩定。 先進的方法顯示它沒有明顯衰退,這對先前的研究提出了挑戰。 雖然海洋在氣候變遷下的未來穩定性仍不確定,但我們仍有時間採取行動。
以往的AMOC 研究依賴海面溫度資料。 CTD 羅盤裝置透過採集不同深度的水樣本來測量海洋的電導率、溫度和深度,使模型比以往更精確。 圖片來源:伍茲霍爾海洋研究所
地球71% 的表面被水覆蓋,因此深受海洋及其運動的影響。 大西洋經向翻轉環流(AMOC)是這個動態系統中的關鍵角色,它是大西洋中相互連結的洋流網絡。 在風和海洋密度差異的共同驅動下,AMOC 在全球範圍內進行水循環,重新分配熱量、水分和養分,同時在調節地球氣候和天氣系統方面發揮著至關重要的作用。
隨著氣候變遷的加速和大氣變暖,科學家越來越擔心極地冰蓋融化產生的淡水會嚴重破壞–甚至使AMOC 崩潰。 雖然下降會對全球產生嚴重影響,但崩潰則是災難性的。 然而,AMOC 的長期未來仍不確定。 為了解決這一不確定性,伍茲霍爾海洋研究所(WHOI)的研究人員轉向過去,分析歷史數據,以便更好地了解這一重要海洋環流系統的潛在軌跡。
科學家在Nature Communications上發表的一篇新論文中發現,AMOC在過去60年中沒有下降。 作者尼古拉斯-福卡爾(Nicholas P. Foukal)是世界衛生組織物理海洋學兼職科學家和喬治亞大學助理教授;延斯-特哈爾(Jens Terhaar)是世界衛生組織物理海洋學附屬科學家和伯爾尼大學高級科學家;萊納斯-沃格特(Linus Vogt)是世界衛生組織物理海洋學訪問學者,他開始從事這項研究時在世界衛生組織物理海洋學訪問,現在是索邦大學LOCEAN的科學家。
為了重建AMOC,研究人員研究了海氣熱通量,也就是從海洋到大氣的熱交換。 當AMOC 變強時,北大西洋上空會有更多的熱量從海洋釋放到大氣中。 資料來源:伍茲霍爾海洋研究所
福卡爾說:”我們的論文指出,大西洋傾覆現象尚未衰退。這並不能說明它的未來,但似乎還沒有預期的變化。”
他們的研究結果與先前的工作形成了鮮明對比,尤其是他們的研究中引用的一篇2018年的論文,該論文報告說,AMOC在過去70年中有所下降。 特哈爾說:「我們已經了解到,海表溫度並不像最初想像的那樣有效。」特哈爾作為博士後科學家開始在世衛組織海洋研究所領導這項研究,並在伯爾尼完成了這項工作。
為了解決不確定性問題,特哈爾和研究小組依靠世界氣候研究計畫製作的氣候-地球模型耦合模型相互比較計畫(CMIP)的新數據。 他們使用了24 個不同的CMIP 模型,發現最新的地表溫度資料並不能準確地重建AMOC。 為了更進一步,研究人員採用了另一種測量方法:海氣熱通量,即從海洋到大氣的熱量交換。 當AMOC 變強時,北大西洋上空會有更多的熱量從海洋釋放到大氣中。
作者利用CMIP 模型得出了這個AMOC 代用指標,然後將其應用於觀測資料。 北大西洋表面熱通量的最佳數據來自再分析產品,這些產品將直接觀測數據納入模型,類似於天氣預報的工作方式。 該研究的作者重點使用了兩套可追溯到20 世紀50 年代末的再分析數據來重建AMOC。
沃格特說:”根據研究結果,AMOC比我們想像的更加穩定。這可能意味著AMOC 並不像之前所說的那樣接近臨界點。”
論文指出,北大西洋的海氣熱通量異常與AMOC 密切相關,”從1963 年到2017 年,十年平均AMOC 並未減弱”。 由於有許多過程會導致AMOC 年際之間的巨大變異,因此在這些時間尺度上,海氣熱通量和AMOC 的相關性最強,而不是年平均值。
Foukal說:”目前幾乎一致的看法是,大西洋翻轉在未來將放緩,但是否會崩潰仍有待商榷。這項工作表明,在我們達到這個潛在的臨界點之前,仍有時間採取行動。”
與所有基於代用指標的重建一樣,也存在局限性和注意事項。 作者指出,海氣熱通量的直接測量還很少,因此再分析產品包含很大的不確定性。 然而,儘管存在這些局限性,”過去60 年中AMOC 的下降”,Terhaar 總結道,”似乎不太可能”。
編譯自/ ScitechDaily