荷兰乌得勒支大学的研究人员表示,使欧洲比同纬度其他地区更温暖的主要洋流崩溃的可能性确实存在,尽管他们仍然不确定这种情况何时会发生。研究人员的结论基于现代复杂的基于物理的气候模型,该模型考虑了冰盖的逐渐融化,他们表示,当冰盖发生崩塌时,不仅会对欧洲而且对南半球产生深远的影响,如果没有电流的散热效应,温度可能会升高。
由物理学家领导 雷内·范·韦斯顿期间,研究人员重点研究了一种称为大西洋经向翻转环流(AMOC)的现象。 AMOC 使大西洋周围的暖水和冷水流动,其中包括因蒸发而咸度稍高的暖水,从热带沿海洋表面向北流动。这种咸水的密度高于淡水,因此当水冷却时,它会下沉。然后它返回热带地区和南半球,这一次沿着海底深处经过。
除此之外,这种暖流和冷流模式意味着英国和北欧其他国家拥有温带气候,不像加拿大东北部的拉布拉多,尽管几乎处于同一纬度,但气候要凉爽得多。
海洋中有更多淡水
该团队的建模基于 社区地球系统模型 并在荷兰国家超级计算机上执行了六个月的时间, 斯内利乌斯,现在揭示了 AMOC 的一个“临界点”,可能会导致它在大约 100 年内崩溃。造成这种倾斜的一个可能原因是冰盖融化,这将使大量淡水进入北大西洋,降低海洋的盐度,从而降低其密度。在这种情况下,密度较小的水在返回热带的过程中不会下沉那么多,整个系统将转变为不同的模式。
然而,对这种情况进行建模并不是一件容易的事,之前的尝试依赖于不切实际地快速引入大量淡水。韦斯滕说,新的模拟是迄今为止最复杂的模拟,它考虑了冰盖融化如何导致 AMOC 崩溃,逐渐引入淡水,而不是一次性引入淡水。例如,在模型年 0 和模型年 2220 之间,模型以 20 × 50 的速率线性增加纬度 3°N 到 10°N 之间的淡水通量 - 4 每年 Sverdrups (Sv),其中 1 Sv 相当于 106 立方米每秒。
“以前从未在传统采用的全球气候模型(例如 耦合模型比对项目(CMIP5)例如,因为涉及的计算成本很高,”韦斯滕说。
正在走向倾斜的道路上
研究人员发现,在他们建模的前 400 年里,AMOC 的强度逐渐下降。然后,在型号 800 之后,由于引入的淡水量不断增加,出现了明显的负面趋势。在 1750 年的标志处,研究小组观察到 AMOC 的流速从 10 年模型年的约 2 Sv 下降到 1850 Sv。在 2000 年模型年之后,流量最终变得略有负值。
Westen 说,如此快速的 AMOC 响应“考虑到我们在模型中引入的淡水流量很小”,“非常惊人”。更重要的是,Westen 补充说,AMOC 目前的真实数据表明其实力已经在下降。 “这意味着我们正在接近临界点,因此正在走向临界点,”他告诉我们 物理世界.
根据该团队的计算,如果AMOC确实关闭,英国伦敦的气温可能平均下降10°C,而挪威西海岸的卑尔根则可能下降15°C。美国东海岸海平面将上升 70 厘米,而亚马逊地区的雨季和旱季将发生翻转,严重扰乱其生态系统。
“不仅仅是一个理论概念”
研究人员承认,根据他们的模型,推翻 AMOC 需要大量淡水和数百年的时间。尽管如此,他们指出他们的模型可能无法完全反映现实世界的情况,并补充说,非线性效应——其中一个小的(可能目前尚未记录的)触发因素会产生不成比例的巨大后果——不应该被忽视。
北大西洋洋流正在减慢
“我们工作中最重要的发现之一是 AMOC 小费是可能的,而且它不仅仅是一个理论概念,”Westen 强调。 “我们希望其他研究小组能够用不同的模型进行自己的模拟并证实我们的结果。”
在他们目前的工作中,详细说明 科学进展,AMOC 倾翻事件是在理想化模型中引发的,其中北大西洋的淡水输入缓慢增加。研究人员表示,下一步将是以一种考虑到气候变化的方式引发这一事件,并更好地代表它将如何定量地影响冰盖融化。 “这种经过计算的崩溃会更加现实,”韦斯滕说。
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