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最新数据和新研究表明，墨西哥湾流在过去几十年中一直在减弱并逐渐衰退。美国和欧洲等的天气在很大程度上依赖于这股洋流，因此了解持续的变化及其对当前和未来的天气意味着什么非常重要。越来越多的研究表明，墨西哥湾流及整个大西洋环流正接近崩溃的临界点。数据显示，其减弱的最大因素可能是来自融化的北极和格陵兰冰层的淡水流入量的增加。 北大西洋环流
北大西洋洋流是一个名为大西洋经向翻转环流（AMOC）的大系统的一部分。这个强大的海洋系统将温暖的海水从墨西哥湾带入北大西洋，因此也被称为“墨西哥湾流”。它沿着美国东海岸一直延伸，然后转向北欧。下图展示了大西洋洋流的总体走向及其在北大西洋的流动轨迹。尽管洋流的流动并非如此简单笔直，如此所见，它非常复杂，充满了复杂的运动和动态。这股强劲的暖流直接影响着佛罗里达州的气候。与美国其他东南部州相比，它使佛罗里达州的冬季气温较为温暖，夏季气温较为凉爽。这只是这股暖流对美国直接影响的一个例子。由于墨西哥湾流也延伸至欧洲，它有助于温暖西欧国家，对该区域气候产生重大影响，同时也影响该大陆的北部地区。我们可以通过观察海洋温度和海表洋流来实际看到这股洋流。下图最新洋流分析，揭示了墨西哥湾流的路径。它从墨西哥湾出发，绕过佛罗里达，沿着美国东海岸向北流动，然后流入北大西洋。正如许多图像所示，没有任何洋流是直线流动的。实际上，它非常复杂，充满了动态变化和在北大西洋的涡旋现象。这股洋流包含大量的小型涡流，既有暖涡也有冷涡，类似于大气中的急流。 随着洋流减缓
有一种理论认为，墨西哥湾流可能在某个刻完全停止运作，使电影《后天》的情景成为现实。在那部著名的电影中，北大西洋环流完全停止，将世界推入新的冰河时代。这部电影在科学上并不准确，因为这些全球变化并非在短短几天内发生。但正如您将看到的，这部电影背后的主要思想与事实相差无几。直接说重点，下图显示了过去几个世纪以来 AMOC（大西洋经向翻转环流）的强度。当然，这些重建数据基于“替代数据”，例如珊瑚数据、海洋沉积物和陆地数据等。但它们都展现了同样的趋势，即墨西哥湾流正在发生的变化。最重要的是，至少在过去 200-300 年里，可以看到 AMOC 的显著减弱。这些重建数据与现代仪器观测结果相符，增加了历史重建数据的可信度。海洋温度最常用于确定墨西哥湾流及整个北大西洋洋流的状态和强度。下图将北大西洋被分为两个区域。在美国东海岸，看到的是温暖的墨西哥湾流区域。而在北大西洋的副极地地区，墨西哥湾流在这里释放热量并沉入深海等蓝色区域。上图左侧的图表显示了温度随时间的变化。可以看到墨西哥湾流区域的温度正在升高，而北大西洋的温度实际上正在随时间而下降。这两个区域之间的相对温差通常被用作估算 AMOC 强度的的指标。下图表显示这两个区域的相对温差。从图中可以看出，至少自 20 世纪以来，这一温差呈现出缓慢但持续的下降趋势。尤其是在过去的 40 年里，可以看到这两个区域的负差值越来越大，这表明 AMOC 可能进一步减弱。该图表的数据基础来自 NOAA 的 ERSSTv5 数据集。它是观测和重建数据的结合，利用所有可用数据和现代技术将海面温度重建至 1854 年。当然，这么远的历史的数据并不是 100% 准确，但已证明，它对现代时期非常有效，因此也增强了对历史时期数据的信心。现在，接下来的图形更加有趣。首先，有一个计算机模型模拟。它显示了如果 AMOC 减弱会发生什么。可以看到美国东海岸的墨西哥湾流地区变暖，北大西洋变冷。下面的第二幅图显示了实际海洋温度随时间的变化趋势。它看起来与 AMOC 减弱的模型模拟结果基本相同。这进一步支持了 AMOC 确实在失去强度的事实，甚至可能比最初预期的更快。这种温暖的墨西哥湾流区域和寒冷的北大西洋的温度特征是 AMOC 减弱的最有力的迹象之一。仪器的直接观测也客观证实了北大西洋环流确实在减弱。这个想法是，随着墨西哥湾流的减弱，它无法有效地将较暖的海水输送到北方。这意味着较暖的海水开始在美国东海岸堆积。结果是，北大西洋因为接收不到足够的咸暖水而开始降温。另一张图表，这次是关于美国东北部海岸沿线的暖墨西哥湾流部分。它显示了该地区气温的显著上升，尤其是过去 60 年里。这一现象与 AMOC 减弱的理论和模拟一致，因为较暖的海水在美国东海岸滞留，而不是被输送到北方。AMOC 减弱的原因不止一个。在电影《后天》中，融化的北极和格陵兰冰层将大量淡水引入北大西洋，导致洋流严重失衡。正如现在看到的，这实际上是电影中可能准确呈现的一个方面。 北大西洋的融水
淡水降低了北大西洋的盐度。这使得地表水密度降低（重量也减轻），因此无法正常下沉到深海。由于洋流下沉速度减慢，造成了“交通堵塞”，减缓了整个洋流的速度。下图表展示了较大区域海表盐度。可以清楚地看到盐度较高的海水随着墨西哥湾流向北大西洋涌去。但也可以看到大量来自北冰洋的淡水，它们流入北大西洋和北太平洋。再往下看，下图显示了过去十年的盐度异常，深度稍深，约为 50 米（164 英尺）。可以看到北大西洋的海水盐度低于正常水平。这有力地表明，目前北大西洋中存在的淡水量比通常预期的多。200 米（656 英尺）深度，情况同样如此。可以看到，副极北大西洋的大片海域盐度低于正常水平。这正好位于墨西哥湾流开始下沉至深处的区域，这表明有淡水的流入。数据来自 ECMWF。下图显示了在 8 月至 10 月期间 200 米（656 英尺）深度的盐度异常。这涵盖了晚期暖季，此时海冰融化率最高。图表明显显示，更多的淡水正在流入北大西洋，趋势表明北大西洋的盐度正在下降。北大西洋的淡化现象也可以追溯到北极海冰异常情况。下图表实际上显示了自 1979 年以来北极海冰量的异常变化。可以看到海冰量逐渐减少，这意味着融化率更高，目前已有数百万立方公里的海冰已经融化消失。长期盐度趋势非常明显。可以看到北大西洋的盐度稳定下降，表明随着时间的推移淡水持续的流入。这与上面提到的北极海冰融化趋势非常相似。观察深层区域，可以看到北大西洋深层的盐度下降趋势明显。表层海水淡化程度最为明显，因为受来自北极和格陵兰岛的淡水影响。如果忽略时间尺度，电影《后天》在这一点上某种程度上是正确的。但我们现在是否面临新的冰河时代？答案是否定的。墨西哥湾流还没有完全崩溃和停滞。 墨西哥湾暖流崩塌后全球气候变冷
通过使用最先进的计算机系统，可以创建一个全球模拟，模拟一旦 AMOC（大西洋经向翻转环流）达到临界点后将会发生的全球情况。下图展示了最终结果，显示了与洋流活跃时相比的温度差异。可以看到随着气温下降，整个北半球正经历异常寒冷，而这还只是开始。强烈的气候变化即将发生，伴随不同的气压模式和降水分布。美国和欧洲的冬季将变得更加严酷。这可以部分抵消持续全球变暖趋势的影响，但同时也会引发已经在变化中的气候系统的进一步严重不稳定。这并不意味着立刻进入新的冰河时代，但全球气候变化可能相当显著。另一项独立的模拟也得出了非常类似的结果：北半球大部分地区的气温下降。由于随着洋流速度减缓，向北半球输送的热量减少，南半球显示出温度升高。在下面另一幅模拟图中，还可以看到降水模式。它显示北半球大部分地区的降水量较少，但美国南部除外。在那里，可以看到在海洋环流崩溃的情况下降水量有所增加。这一趋势结合季节性气温变化，意味着北半球大部分地区冬季将更加寒冷，美国南部地区的降雪量也可能增加。欧洲的降水量可能会减少，但总体上气温仍比正常水平低。因此，尽管没有看到墨西哥湾流系统崩溃后立刻开始新的冰河时代，但全球气候变化将是显著的。不过，并不需要 AMOC 完全崩溃也足以改变天气。墨西哥湾流减缓意味着将有更多的水堆积在美国东海岸，这对风暴潮来说是危险的。对于欧洲，这可能意味着来自北大西洋的低压系统的路径和强度发生变化。当然，这种变化不会在一夜之间发生，因为这些变化可能需要数年、几十年甚至几百年。但我们确实知道 AMOC 正在减少。根据冰融化所带来的淡水量推断，我们很可能在有生之年内看到气候效应影响。然而，几乎可以在一夜之间发生的事情是强风暴和飓风。墨西哥湾流和 AMOC 在这些事件中扮演着重要的角色，尤其是对美国而言，下文将对此进行探讨。 墨西哥湾暖流对美国的天气影响
由于北大西洋的水变得更淡，导致其下沉速度减缓，整个海洋运输系统的速度因此减缓。由于洋流速度减缓，来自墨西哥湾流的较暖海水无处可去，就像堵车一样停滞不前。然而，不需要洋流完全崩溃就能引发天气的变化。随着墨西哥湾流减缓，更多的水会在美国东海岸堆积。这意味着，随着暖流在美国东海岸附近停滞，输送到北大西洋的暖水减少。下图显示了墨西哥湾流减缓，海面高度趋势变化。墨西哥湾流的高度随着其减速而上升，并开始堆积*。*这一描述是基于海洋动力学的复杂原理，虽然“堆积”听起来像是水真的积聚在某处，但实际情况更加微妙和动态。包括洋流对海平面的影响，由于墨西哥湾流快速流动，它带走了东海岸附近的水，使东海岸的海平面比洋流以外的地方略低。暖水向北流动的过程中，其热膨胀效应会使洋流路径外的水域，尤其是在北大西洋中部和东部，海平面相对较高；当墨西哥湾流减弱时，水流速下降，导致其对东海岸的“抽水效应”变弱；墨西哥湾流的流动受到地球自转引发的科里奥利效应（Coriolis Effect）影响，这使得洋流在北半球向右偏转。当墨西哥湾流强劲时，这一效应有助于将水从东海岸推向大西洋中部。但当流速减缓时，这种推力减弱，导致更多的水停留在东海岸附近，进而形成海平面的“堆积”；这个“水堆积”效应不会导致海水像山一样“堆在”东海岸，而是表现为东海岸海平面的相对上升。关于这一部分可以查看往期文章。这增加了风暴潮的潜在威胁，并为风暴提供了更多的能量。对于欧洲来说，这可能意味着来自北大西洋的低压系统的路径和强度发生变化。这一过程的一个相对较近的例子是 2012 年臭名昭著的飓风“桑迪”。下面是 NOAA-GOES 卫星拍摄的飓风“桑迪”图像，当时它正位于温暖的墨西哥湾流上，借助其能量在登陆美国之前增强威力，并带来了毁灭性的风暴潮。这些效应与洋流变化密切相关，而且效果立竿见影。因此，这不仅仅是降温或新的冰河时代的潜在结果；可能已经感受到洋流变化的直接影响。基于冰川融化所引入的淡水量，我们很可能在有生之年内看到其带来的气候影响。实际上，很难否认某些影响已经在发生，但在像全球气候这样复杂的系统中，要将它们清晰地分辨出来并不容易。对此感兴趣的朋友请查看波茨坦气候影响研究所的 Niklas Boers 关于墨西哥湾流崩溃的新研究：「基于观测的大西洋经向翻转环流崩溃的早期预警信号」
Boers, N. Observation-based early-warning signals for a collapse of the Atlantic Meridional Overturning Circulation. Nat. Clim. Chang. 11, 680–688 (2021). https://doi.org/10.1038/s41558-021-01097-4
最后，墨西哥湾流（Gulf Stream）及其作为大西洋经向翻转环流（AMOC）的一部分，其发展和观察、研究目前是一个进行时... · END ·
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