研究人員解開了百年北大西洋冷點之謎

加州大學河濱分校的研究人員報告說，只有一種機制可以同時解釋觀測到的溫度趨勢和鹽度水平的變化：大西洋翻轉環流（AMOC）的放緩。這個大規模的系統通過將溫暖、含鹽的地表水向北輸送，並將冷水輸送回熱帶深處，從而影響全球氣候。

“人們一直想知道為什麼會有這個冷點，”與博士生李開元一起領導這項研究的加州大學洛杉磯分校氣候科學家劉偉說。 “我們發現最有可能的答案是削弱 AMOC。”

由於 AMOC 的作用就像調節氣候的傳送帶，其流量的任何減少都意味著到達北大西洋亞北極地區的熱量和鹽分減少。結果是研究人員在格陵蘭島南部觀察到的降溫和恢復。

一個世紀的數據揭示長期趨勢

AMOC 速度減慢會減少溫水和鹹水的輸送，導致地表條件變冷且含鹽量降低。因此，溫度和鹽度記錄是環流強度的重要指標。

自從對 AMOC 的直接觀測僅在大約 20 年前開始以來，Liu 和 Li 已經研究了近一個世紀的這些測量結果。利用這些長期記錄，他們重建了過去的環流變化，並將結果與​​近 100 個氣候模型模擬進行了比較。

他們的分析發表在《通信地球與環境》雜誌上，表明只有反映弱 AMOC 的模型才與現實世界的數據一致。假設更強電流的模擬沒有重現觀察到的冷卻。

“這是一種非常牢固的關係，”李說。 “如果你觀察觀察結果並將其與所有模擬進行比較，就會發現弱 AMOC 情景是唯一能夠在該地區重現冷卻的情景。”

變冷、鹽度降低和廣泛的氣候影響

研究還發現，該地區鹽度的下降與AMOC的放緩是一致的，這強化了暖鹹水輸送減少正在推動這一趨勢的結論。

其影響超出了鄰近區域。南格陵蘭異常區是對海洋環流變化最敏感的地區之一。它的降溫通過改變降水量和影響急流來影響整個歐洲的天氣模式，急流是一種高空氣流，有助於引導風暴系統並調節北美和歐洲的溫度。

海洋生態系統也可能受到影響，因為鹽度和溫度的變化會影響物種的生存環境。

澄清有關氣候模型的爭論

這些結果有助於解決氣候建模者之間關於格陵蘭島南部變冷主要是由海洋動力學還是氣溶膠污染等大氣強迫引起的分歧。最近的一些模型提倡後一種選擇，並預測隨著氣溶膠排放量的下降，AMOC 將會加強。然而，這些模型與觀察到的冷卻模式不符。

“我們的結果表明，只有 AMOC 較弱的模型才能正確，”劉說。 “這意味著許多現代模型對氣溶膠的變化非常敏感，並且對該地區的準確度較低。”

通過解決這一差異，該研究提高了人們對氣候預測的信心，特別是對歐洲的氣候預測，AMOC 相關的變化對歐洲產生了重大影響。

利用間接證據重建海洋歷史

該研究還展示了科學家如何從間接證據中得出有意義的結論。儘管 AMOC 的直接測量有限，但溫度和鹽度數據為了解海洋環流的長期變化提供了可靠的窗口，並有助於改進對未來氣候條件的預測。

“我們沒有一個世紀前的直接觀測，但溫度和鹽度數據使我們能夠清楚地看到過去，”李說。 “這項工作表明，AMOC 一個多世紀以來一直在減弱，如果溫室氣體繼續上升，這種趨勢可能會持續下去。”

格陵蘭島南部冷點的影響日益加大

隨著氣候變化的持續，格陵蘭島南部的冷點可能成為未來氣候行為中越來越重要的因素。通過確定它們的起源，研究人員希望為未來的變化提供更好的準備。

“我們使用的技術是了解系統如何變化以及如果溫室氣體繼續上升的話系統可能走向何方的有力方法，”李說。