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大西洋经向翻转环流（AMOC）是当今大西洋热量向北输送的主要驱动力，决定着全球气候模式。在过去一个世纪里，全球变暖是否影响了这一翻转环流的强度仍存争议。观测研究提出自二十世纪中叶以来，环流持续减弱，而气候模型则系统地模拟了稳定的环流。11月18日发表于《自然-地球科学》的一项建模研究显示，倘若将格陵兰冰盖和北极冰川的融水考虑在内，就有可能解释近期AMOC减弱的原因。
来自澳大利亚新南威尔士大学（UNSW）的两位作者Gabriel Pontes和Laurie Menviel使用地球系统和涡流允许的耦合海洋-海冰模型，表明了亚北极大西洋的变淡和翻转环流的减弱通过开尔文波和罗斯比波的传播，在年代际时间尺度上增加了南大西洋的温度和盐度。他们还表明，在历史模拟中考虑上端融水输入，显著提高了AMOC过去变化的数据-模型一致性。他们的结果显示，如果全球升温2℃，AMOC很可能会比七十年前减弱三分之一。这将给气候和生态系统带来巨大变化，包括南半球加速变暖、欧洲冬天更加严寒，以及北半球热带季风减弱。他们的模拟还显示，这些变化很可能要比人们预想的更快发生。
该研究的结果表明，为了弥补格陵兰冰盖和北极冰川融化的动态缺失以及低估的北极海冰损失，在进行历史模拟时增加了淡水强迫，可以提高AMOC指数和估计值的数据-模型一致性。通过强调由AMOC减弱引起的海洋半球间遥相关，推断出亚北极大西洋过去融水排放的大致时间和强度。
海洋半球间遥相关。（Pontes et al.《自然-地球科学》2024）
根据Pontes和Menviel的解释，该研究显示，北大西洋和南大西洋比之前以为的要联系更加紧密。过去几十年里，AMOC的减弱掩盖了北大西洋的变暖效应，导致了所谓的“冷斑”。当海洋环流强劲时，有大量热量会转移到北大西洋。但海洋环流的减弱意味着格陵兰以南的海洋表面比其他海面变暖的程度要小得多。向北大西洋输送的热量和盐分减少，意味着南大西洋积聚了更多热量和盐分。结果导致南大西洋的温度和盐度增加得更快。“我们的模拟显示，在不到二十年的时间里，南大西洋就能感受到北大西洋远端的变化，”Pontes和Menviel解释道。“这为过去一个世纪大西洋翻转环流放缓提供了新的观测证据。”
行星波调节机制。（Pontes et al.《自然-地球科学》2024）
过往研究提出，AMOC信号是通过行星波在全球海洋中传播的。在南大西洋，开尔文波和罗斯比波的传播导致了盐度和温度的快速增加，这使作者能够提出新的AMOC指数，进一步证明淡水强迫在驱动二十世纪AMOC放缓中的主要作用。“之前提出南大西洋指数的研究侧重于其广泛的响应，其中包括海盆尺度过程的混合，因而平均了上个世纪的罗斯比和开尔文信号，无法及早发现AMOC的减弱，”Pontes和Menviel写道。“近期南大西洋西南部的盐度趋势为AMOC的大幅变化提供了一个强烈的预警信号，因此应予以仔细监测。”
AMOC对全球变暖和淡水输入的敏感度。（Pontes et al.《自然-地球科学》2024）
Pontes和Menviel最后指出，他们的结果揭示了在当前一代地球系统模型中缺乏相互作用的冰盖，导致低估了当前和预估的AMOC变化。“因此，如果过去二十年里观测到的格陵兰冰损失的增加趋势持续下去，AMOC的放缓速度将比最新预估的更快，在全球升温2℃的背景下将减弱33%，导致对全球气候模式、生态系统和海洋碳吸收产生重大影响，”他们写道。
（文/牛静美，地球 Nuance）
【参考来源：】
Pontes et al.《二十世纪中叶以来由亚北极淡化驱动的大西洋经向翻转环流减弱》《自然-地球科学》2024
https://doi.org/10.1038/s41561-024-01568-1
rdcu.be/d0z6S
https://www.researchgate.net/publication/385921849_Weakening_of_the_Atlantic_Meridional_Overturning_Circulation_driven_by_subarctic_freshening_since_the_mid-twentieth_century
https://theconversation.com/meltwater-from-greenland-and-the-arctic-is-weakening-ocean-circulation-speeding-up-warming-down-south-238302
