大西洋洋流強度下降

需要更多資料來確定這種減緩是否是人為引起的氣候變化的結果

過去十年,將溫和天氣帶到西北歐的溫暖大西洋洋流明顯減緩,這可能是由自然變化引起的,而不是像之前所認為的那樣是人為造成的氣候變化。

大西洋經向翻轉環流(AMOC)是巨大的海洋“傳送帶”的一部分,它不斷地在全球範圍內迴圈海水、熱量和營養物質。特別是,它將大量溫暖的海水從熱帶輸送到兩極,在此過程中溫暖了不列顛群島和海洋性北歐(見“當前事件”)。但自2004年以來,海洋感測器探測到洋流強度顯著下降,導致亞熱帶大西洋冷卻。例如,從2009年中到2010年中,環流減緩至其通常強度的三分之二,一些海洋學家認為,這種下降導致了當年冬天英國和西歐的惡劣天氣(參見Nature 497, 167–168; 2013)。
 

 


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氣候科學家推測,這種減緩與人為造成的氣候變化有關。但上個月在維也納舉行的歐洲地球科學聯盟年會上,一個英國科學家團隊提出的一項分析表明,AMOC的減緩可能只是自然海洋波動的一部分。然而,研究人員補充說,需要進行更長期的監測才能最終排除氣候變化作為因素。

科學家認為,AMOC可能會發生劇烈的變化,這可能在古代氣候事件中發揮了作用,例如上次冰川時期18,000至80,000年前的突然溫度波動。AMOC的主要引擎——寒冷、高密度海水沉入北大西洋底部——已被確定為地球氣候系統中的一個潛在“臨界點”,其中微小的氣候擾動可能會將系統推過一個臨界閾值,從而對人類和生態系統造成潛在的巨大後果。

自2004年以來,已經在加那利群島和佛羅里達之間的北緯26.5°緯度線上部署了22個繫泊感測器——這是AMOC釋放最大熱量的地方。該感測器陣列,被稱為RAPID氣候變化監測陣列,一直在連續監測不同深度洋流的強度和溫度。

RAPID測量結果先前顯示,2004年至2008年期間,環流平均每年減弱3%,平均強度為每秒1750萬立方米。過去十年觀察到的大部分下降發生在2008年4月至2012年3月之間,當時AMOC的平均強度比前四年弱約15%。測量結果還表明,洋流強度每年變化高達70%,具體取決於風和海水溫度。

為了找出觀察到的長期下降是否在自然年度波動範圍內,英國氣象局哈德利中心的氣候科學家克里斯·羅伯茨(Chris Roberts)領導了最新的分析,他將觀察到的趨勢與從14個最先進的氣候海洋模型中得出的環流強度估計值進行了比較。如果模擬的環流強度變化與觀察到的趨勢顯著不同,則可能表明下降是由於外部強迫因素(例如氣候變化)造成的。

儘管結果表明下降趨勢非常不尋常,但羅伯茨知道模型可能會大大低估AMOC強度實際的年度變化。當他和他的團隊調整模型以納入更真實的自然波動時,下降趨勢在統計上與預期的變化一致。該團隊得出結論,即使減緩速度以當前的速度繼續,該趨勢在未來18年內也不會與自然變異的合理估計值顯著不同。羅伯茨說,但至少需要10年的連續觀察才能檢測到人為造成的氣候變化的影響。

英國國家海洋學中心(南安普頓)的海洋學家、RAPID專案的首席研究員大衛·斯米德(David Smeed)表示,“目前沒有任何跡象表明正在發生令人擔憂的事情。” 他認為,AMOC的減弱可能是由於大西洋多年代際振盪(Atlantic Multidecadal Oscillation)造成的,這是一種自然的海洋變異週期,其中大西洋溫度每60到70年下降一次。

RAPID由英國斯溫頓的自然環境研究委員會資助,去年已延長至2020年。另一個主要由英國和美國科學機構資助的陣列將於今年夏天部署在拉布拉多、格陵蘭和蘇格蘭之間的北大西洋,以監測亞極地區AMOC。杜克大學(北卡羅來納州達勒姆)的海洋學家蘇珊·洛齊爾(Susan Lozier)表示,這兩個陣列的資料應該有助於解釋環流變化背後的機制,特別是由於亞極地陣列與大西洋環流系統的主要驅動因素處於相似的緯度。

羅伯茨表示,無論AMOC下降的原因是什麼,如果這種趨勢持續下去,“可能會對西北歐的氣候方面對社會產生重大影響”。然而,他說,能夠預測洋流的強度可以幫助改善短期區域氣候預報。

本文經《自然》雜誌許可轉載。該文章於2014年5月13日首次發表

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