科學家發現大西洋經向翻轉環流(AMOC)減速的秘密
自2010 年代初以來,AMOC 的減弱已經暫停。 AOML的科學家最近的一項研究發現,大西洋經向翻轉環流(AMOC)在2000年代經歷了顯著減弱。然而,由於自然變異和人為因素的相互影響,自2010年代初以來,這一下降趨勢已經停滯。

AOML的研究表明,由於自然變異,AMOC的減弱在2010年代暫停,這強調了改進氣候模型和持續監測以評估未來變化的必要性。資料來源:美國國家海洋暨大氣總署
AMOC 是全球海洋傳送帶的重要組成部分,是一個龐大的環流系統,在整個海洋中輸送熱量、鹽分、碳和其他生物地球化學元素。作為全球熱量分佈、鹽度、營養循環和碳儲存的重要調節器,AMOC 在塑造區域氣候、海平面和海洋生態系統方面發揮著至關重要的作用。
目前最先進的氣候模式表明,自1980 年代中期以來,AMOC 一直在人為地減弱。然而,過去二十年的直接觀測記錄卻顯示AMOC 具有顯著的復原能力。
為了研究這一矛盾,科學家分析了多種氣候和海洋模式模擬以及直接觀測數據。他們發現,AMOC 在2000 年代出現了大規模的減弱,這主要是由人為強迫(即二氧化碳增加和氣溶膠減少)所驅動的。然而,自2010 年代初以來,由於北大西洋濤動(NAO)的強勁正向發展,AMOC 的自然成分大大增強。增強的AMOC自然訊號抵消了人為減弱訊號,導致AMOC減弱幾乎停滯。

大西洋翻轉環流的理想示意圖。示意圖表示表層水(紅色)、中層水(黃色)、深層水(藍色)和深海水(紫色)穿過海底地形(藍色陰影)的路徑。這些顏色之間的過渡表示水團的轉換。文中提到的重要海流和地形特徵均有標註,白色虛線表示五個AMOC 監測陣列的標稱緯度。圖轉載自Chidichimo 等(2023 年)。資料來源:美國國家海洋暨大氣總署
“NAO的年代際變化更可能是由大氣內部動力學產生的,因此是隨機的、不可預測的。 因此,自然訊號和人為訊號之間的角力可能會在未來幾十年繼續下去,或者說, NAO的相位可能會逆轉,從而加強AMOC的人為減弱。 。
儘管本研究沒有明確探討,但目前最先進的氣候模式,包括本研究分析的模式,並沒有顯示出21 世紀AMOC 的完全關閉。然而,由於陸冰(即格陵蘭冰蓋以及北極的冰川和冰帽)融化,北大西洋未來可能出現的清新現像在這些模式中並沒有充分體現。因此,研究強調了改進氣候模式的重要性,即納入格陵蘭冰蓋融化的現實情景,以解決AMOC 崩潰這種可能性低、影響大的問題。

資料來源:美國國家海洋暨大氣總署
2024年期間,NOAA AOML、邁阿密大學海洋與大氣研究合作研究所(CIMAS)和北部灣研究所(NGI)的科學家們進行了多項研究,試圖更深入了解AMOC及其長期變化。 AMOC 強度的變化會影響許多全球尺度的氣候現象,如海平面、極端天氣和降水模式,因此了解AMOC 非常重要。
此外,海洋表層水吸收人為二氧化碳。然後,AMOC 途徑將這些二氧化碳推入深海,這就是通常所說的碳封存。因此,北大西洋與AMOC 相關的碳沉降佔全球海洋人為碳存量的很大一部分。因此,海洋人為固碳量與AMOC 的強度有密切關係。

上圖為WBTS 水文測量站點(紅點)和錨系設備位置。 WBTS 的錨係設備包括沿著北緯26.5 度斷面的壓力反轉迴聲測深儀(PIES)(洋紅色方塊)和佛羅裡達海峽兩側的淺層壓力計(黃星)。圖中也顯示了佛羅裡達海流電纜(黑線)和西部邊界流。 MOCHA 和RAPID 測量點(未顯示)也位於巴哈馬群島以東沿北緯26.5 度向東延伸的部分,橫跨北大西洋。
去年,AOML的研究人員在了解AMOC方面取得了重大進展。一項研究由邁阿密大學的一名博士生與AOML的科學家共同領導,首次估算了南大西洋22 5°S的AMOC熱傳輸,突顯了持續現場觀測的重要性。該研究利用一種新穎的繪圖方法,深入了解了南大西洋AMOC 的季節和年際變化。
另一項研究發現,儘管AMOC的整體傳輸沒有明顯減弱,但在過去二十年裡,北大西洋AMOC的深海(近海底)肢體已經減弱,導致深海熱含量增加,從而導致該地區海平面上升。
此外,AOML 的科學家透過直接觀測發現,佛羅裡達洋流是海洋中速度最快的洋流之一,也是AMOC 的重要組成部分,但在過去40 年中一直保持著驚人的穩定。在這項研究中,科學家重新評估了透過海底電纜測量推斷出的佛羅裡達洋流傳輸的總體趨勢,發現需要對地球磁場隨時間逐漸發生的變化進行修正。這項修正幾乎消除了先前報告的記錄中的負面趨勢,揭示了佛羅裡達洋流在過去40 年中一直保持穩定。這項研究證明了對AMOC 進行持續觀測的價值,因為現有的觀測記錄剛開始揭示與氣候變異和變化相關的十年尺度訊號。
這些研究強調,要進一步提高我們監測和預測未來AMOC 的能力,關鍵在於繼續在多個緯度收集AMOC 觀測數據,推進我們對相關物理過程的理解,並改善氣候模式。
編譯自/ ScitechDaily