8月26日发表于《自然-通讯》的一项研究揭示了大西洋和北极水域的混合在维持大西洋经向翻转环流（AMOC）方面的重要作用，而AMOC对于调节地球气候至关重要。
目前仍不确定哪些过程决定了深水的形成，以及大西洋和北极水域分别对下缘的促成作用有多大。该研究的国际作者团队分析了1979年至2021年的海洋数据，以更好地了解大西洋和北极水域的混合如何有助于维持AMOC。
AMOC就像一条巨大的海洋传送带，将热带地区的暖水向北输送，将冷水向南输送，将热量分布到地球的各个角落。与纬度相近的其他地区相比，其有助于北欧保持相对温和的气候。该研究发现，AMOC的下缘——这条“传送带”的一部分，由大西洋向南流动的深、冷、稠密的水组成——由72%的大西洋水和28%的北极水组成。
拉格朗日水输送路径及其示踪剂的值。（Dey et al.《自然-通讯》2024）
“当温暖的海水到达北大西洋较冷的区域时，它会向大气中散失热量，变得密度更大，并下沉到很深的地方，”首席作者Dipanjan Dey解释说。他在南安普顿大学任博士后研究员期间开展了该研究。“我们发现，虽然这些致密的海水有一部分会立即返回南方，但大部分却向北流动，在冰岛和格陵兰岛之间的丹麦海峡等区域与更冷、更淡的北极水域混合。这种混合过程使得水在向南流动之前变得更加致密，从而增强了AMOC的强度。”
Dey等人估计，大西洋和北极水域的混合导致了33%的温暖咸水向更冷、更淡且更致密的水的转变，其中67%归因于海洋与大气之间的相互作用。该研究挑战了之前的假设，即主要侧重于特定地区的热量损失，而没有考虑到大西洋-北极水域混合的关键作用。
拉格朗日热盐散度。（Dey et al.《自然-通讯》2024）
全球气候模型模拟有力地表明，在未来变暖的气候下，AMOC的速度将会放缓。这些模拟的放缓与海表变暖和淡化共同作用有关，其降低了海表密度，增加了上层海洋分层。“本研究中我们强调了大西洋和北极水域之间混合的重要性，这是水团转变的一个重要组成部分，对于维持下缘和实现回流的密度和深度是必要的，”Dey等人写道。“通过提高势能需求来抑制混合，更强的分层会减少用于这种混合的湍流动能。因此，大西洋水域的次表层混合的减少可能是造成AMOC总体放缓的关键，从而进一步减少了表层翻转的大西洋水域向南回流的深度。”
“AMOC环流的放缓将产生重大后果，从北欧温度大幅下降到美国东海岸的海平面上升。如果其显著减弱，我们地球的气候可能会发生突然、剧烈且潜在的不可逆转的变化，”共同作者、南安普顿大学海洋学与气候教授Robert Marsh指出。较弱、较浅的AMOC还可能缩短二氧化碳在被释放回大气之前停留在海洋中的时间，这可能会加速气候变化及其影响。
“气候模型需要准确表示这些水混合的过程，以便更好地预测未来的气候情景，”Dey指出。“我们的研究强调了气候与全球海洋环流过程之间复杂的相互作用。我们需要紧急应对全球变暖问题，以避免越过潜在的临界点，否则环流可能会显著放缓甚至崩溃。”
（文/牛静美）
【参考来源：】
Dey et al.《大西洋经向翻转环流下缘的形成严重依赖于大西洋-北极混合》《自然-通讯》2024（开放获取）
https://doi.org/10.1038/s41467-024-51777-w
https://www.researchgate.net/publication/383427914_Formation_of_the_Atlantic_Meridional_Overturning_Circulation_lower_limb_is_critically_dependent_on_Atlantic-Arctic_mixing
https://www.southampton.ac.uk/news/2024/08/study-reveals-crucial-role-of-mixing-atlantic-and-arctic-waters-in-global-ocean-circulation.page
