大西洋環(huán)流或?qū)⒈罎?!人類的“后天”?huì)來臨嗎?
相信看過《后天》這部科幻電影的人,應(yīng)該都對影片中的那場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,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)來臨嗎?下面我們就來聊一下這個(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”。
簡單來講,“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,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),通常我們將其簡稱為大西洋環(huán)流。
從整體上來講,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,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)過程的持續(xù),當(dāng)超過某個(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)候超過呢?實(shí)際上,前文提到的研究,正是為了解決這個(gè)問題,在研究工作中,科學(xué)家們使用了一種統(tǒng)計(jì)方法來估算大西洋環(huán)流發(fā)生崩潰的時(shí)間。
簡單來講,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)模型來描述,并且可以從實(shí)際測量數(shù)據(jù)中提取出來,通過分析這個(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)立測量的、可追溯到150年前的測量數(shù)據(jù),研究結(jié)果表明,按照當(dāng)前的趨勢來看,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)巨大的超級氣旋。
這些超級氣旋非常猛烈,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,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。
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)致了更多的太陽光被反射到外太空,地球從太陽那里得到的熱量就也相應(yīng)地變小了,于是地球表面就無法“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)這樣的場景嗎?或者說,人類的“后天”會(huì)來臨嗎?實(shí)際上,假如大西洋環(huán)流真的崩潰了,其造成的后果也沒有《后天》里描述的那樣夸張,從理論上來講,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,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,這也只能說是推測,未來的情況將會(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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