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越来越多的证据表明,洋流正在放缓—— 洋流变化预示400年后发生气候巨变

媒体:美国科学促进会官网  作者:孙楠
发布:碳汇资讯
2019/4/9 8:07:19   

在大西洋,一条巨大的“传送带”将赤道温暖的海水从热带地区带入北大西洋,它们在那里冷却下沉,然后向南回到深海。

这条“传送带”就是洋流,这种环流模式在全球气候中扮演着重要角色,调节着北极、欧洲和世界各地的天气模式。

越来越多的证据表明,洋流正在放缓。一些科学家担心,它可能会产生重大影响,比如导致欧洲气温骤降,美国东海岸水域变暖,可能会损害渔业,加剧飓风。如果没有来自赤道的温暖海水,高纬度地区可能会出现难以想象的寒冷。2004年的电影《后天》正是夸张描述了这种潜在影响。后果虽然可怕,但是它多久会到来?这一直是研究的难点。最近发表在《自然通讯》杂志上的一项新研究,深入探讨了如果洋流继续衰弱,这些变化会以何种速度发生作用。

哥伦比亚拉蒙特-多尔蒂地球观测站的科学家与挪威研究中心合作,开展了这项研究,首次精确确定过去海洋传送带的变化与主要气候变化之间的作用时间。

研究小组研究了洋流模式的一个关键指标,即大西洋经向翻转环流(AMOC)。他们瞄准了水从表面下沉到北大西洋底部的一个区域。研究证实,早在13000年前的一次大寒潮之前,AMOC开始减弱,而在11000年前突然变暖之前的400年左右,它又开始加强。

很明显,海洋提供了明确的气候前兆,就像警告标志一样。主要作者弗朗西斯科·穆奇提耶洛说。到目前为止,很难确定过去洋流变化是发生在上一次气候突变之前还是之后。为了克服挑战,研究小组钻取了挪威海底沉积岩芯、斯堪的纳维亚半岛南部的湖泊沉积岩芯和格陵兰岛的冰芯,从中找寻数据。

科学家通常依靠放射性碳(碳14)确定沉积物的年龄,测量化石中有多少碳14残留可以揭示生物死亡的时间,以及周围沉积物的年龄。然而,碳14是在大气中产生,进入海洋则需要时间,这种关系在海洋沉积物中就变得微妙了。当到达水体底部的生物体时,碳14可能已经有几百或几千年历史了。因此,研究小组需要有效方法来确定海洋沉积层的年代。

他们测量了附近湖泊沉积物芯中的碳14。湖泊的古老岩层中有一些腐烂植物,这些植物直接将碳14从大气中吸出,从而帮助科学家们找出每个湖泊沉积层的年龄。然后他们将湖泊沉积物核心层与海洋核心层进行匹配。 接下来,他们比较了海洋沉积物的实际年龄和从深海碳14测量到的年龄;两者之间的差异使他们估算出大气碳14到达海底需要多长时间。换句话说,它揭示了水下沉速度有多快。这一过程被称为“深水形成”,它对于保持AMOC的循环至关重要。

最后一个难题是分析格陵兰岛的冰芯。科学家对冰芯中铍-10的测量帮助他们精确地将冰芯与碳14记录联系起来,并将两组数据放在同一个时间线上。这使他们终于可以比较海洋环流变化和气候变化之间的顺序。

通过对三个冰芯的数据进行比较,科学家发现,大约13000年前,在地球最后一次大寒潮——新仙女木时期,AMOC变弱了。在寒流来袭前400年左右,海洋环流开始减缓。一旦气候开始变化,格陵兰岛上空的温度迅速下降了约6℃。

在那次寒流结束时也出现了类似的情况。在大气开始急剧升温之前400年,洋流开始加强,从冰河时代过渡出来。一旦冰川消退开始,格陵兰岛迅速升温——在短短几十年内,其平均温度上升了约8℃,导致北大西洋冰川融化,海冰大幅减少。

最近的证据表明,AMOC在150年前开始再次减弱。然而,现在的情况与上次有很大不同。穆奇提耶洛说:“那时全球的温度要低得多,冬天的海冰延伸得很远,海洋结构也会有很大的不同。此外,过去AMOC的减弱比今天的趋势更具戏剧性。”

“从我们的发现来看,AMOC一直在放缓,这应该是一个令人担忧的事实。”穆奇提耶洛说。

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