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2023-08-03 07:31:54
大西洋環流或將崩潰！人類的“后天”會來臨嗎？
2023-08-03 07:31:54 來源: 魅力科學君
相信看過《后天》這部科幻電影的人，應該都對影片中的那場氣候異變所造成冰天雪地印象深刻。根據影片的描述，導致這場氣候異變的一個重要原因就是大西洋環流的停止，而引人注目的是，近日發表《自然通訊》雜志上的一項新研究表明，在不遠的未來，大西洋環流或將崩潰，這就不免令人擔心，在真實的世界中，人類的“后天”會來臨嗎？下面我們就來聊一下這個話題。
我們地球上存在著大片的的海洋，以至于海洋的面積占據了整個地球表面的大約71%，另一方面來講，在自然界之中，水是比熱容最大的化合物，在吸收或釋放了大量熱量的情況下，海洋的溫度不會產生太大的變化，因此海洋也被常被稱為“調節地球氣候的大空調”，因為它既可以“制冷”，也可以“取暖”。
【資料圖】
地球海洋中的海水流動并不是雜亂無章的，在地球海洋的很多區域中，海水都會有規律地流動，進而形成洋流，這些洋流有大有小，其中有一個超大規模的洋流循環系統，被稱為“溫鹽環流”。
簡單來講，“溫鹽環流”是一個依靠海水的溫度和含鹽度所引發的密度差異驅動的全球洋流循環系統。
實際上，大西洋環流其實就是“溫鹽環流”中的一個重要組成部分，它的特征可以簡單地描述為：在大西洋上層存在著一股從赤道區域向北流動的、由溫暖且密度較低海水構成的洋流，這個洋流一路向北并逐漸變冷，在此基礎上，再加上水分不斷地蒸發，因此海水的密度也越來越大，最終這個洋流在北大西洋區域沉入深海并回流，進而形成一股向南流動的、由寒冷且密度較高的海水構成的洋流。
如此一來，大西洋中就形成了一個上層暖水向北流動、深層冷水向南流動、并在兩端發生翻轉的巨型環流，所以這個環流就被稱為“大西洋經向翻轉環流”（Atlantic Meridional Overturning Circulation），通常我們將其簡稱為大西洋環流。
從整體上來講，大西洋環流能夠將赤道附近的熱量源源不斷地向高緯度地區輸送，進而使赤道附近不是那么熱，高緯度地區也不是那么冷，因此它對地球的北半球、特別是大西洋及其附近區域的氣候影響巨大。
在過去的研究中，科學家已經發現大西洋環流處于近1000年至1600年間最弱的水平，并且它還有持續減弱的跡象，科學家推測，造成這種現象的原因，很可能是全球變暖所引發的。
這是因為全球變暖會導致地球兩極附近區域的冰蓋和海冰更多地融化，還會使其附近區域的降水量出現增加，對于大西洋環流而言，這就意味著更多的淡水涌入，進而造成海水的密度變小，而隨著密度的變小，該區域的海水就越來越不容易下沉，這就會使得大西洋環流持續減弱。
可以想象的是，隨著這個過程的持續，當超過某個臨界點的時候，大西洋環流就會崩潰，那么這個臨界點會在什么時候超過呢？實際上，前文提到的研究，正是為了解決這個問題，在研究工作中，科學家們使用了一種統計方法來估算大西洋環流發生崩潰的時間。
簡單來講，這種方法基于一個假設，即：當系統接近轉變點時，它會表現出一種周期性的振蕩行為。這種振蕩行為可以用一個數學模型來描述，并且可以從實際測量數據中提取出來，通過分析這個數學模型的參數和特征值，科學家們就可以估算出系統距離轉變點的距離，并且推算出轉變點發生的時間。
此次研究使用了八個獨立測量的、可追溯到150年前的測量數據，研究結果表明，按照當前的趨勢來看，大西洋環流或將在本世紀中葉崩潰（95%置信區間為2025年至2095年）。那么，如果這樣的事情真的發生了，會產生什么影響呢？我們接著看。
根據《后天》這部科幻電影的描述，大西洋環流的崩潰，造成了高、低緯度地區的熱量不能進行有效地交換，進而使冷空氣和熱空氣各自不斷地累積，當達到一定程度時，冷熱空氣就開始爆發伸展，具體表現為冷空氣沖向赤道、熱空氣沖向極地，進而在全球范圍內形成了幾個巨大的超級氣旋。
這些超級氣旋非常猛烈，在其中心區域形成了超強的低壓環境，以至于平流層中的冷空氣在極短的時間內就被“拽”了下來，而平流層中的空氣溫度通常都是零下好幾十度，因此當這些冷空氣來到地面時，地面的溫度就會急劇下降，進而被“冰封”起來。
隨著地球表面冰雪覆蓋區域的擴大，地球整體上的反照率就會迅速上升，這導致了更多的太陽光被反射到外太空，地球從太陽那里得到的熱量就也相應地變小了，于是地球表面就無法“回暖”，從此逐漸走向“冰河時期”。
那么，在真實的世界中，也會出現這樣的場景嗎？或者說，人類的“后天”會來臨嗎？實際上，假如大西洋環流真的崩潰了，其造成的后果也沒有《后天》里描述的那樣夸張，從理論上來講，即使《后天》里描述的現象真的會發生，也是一個緩慢而漸進的過程，需要上百年甚至是上千年的時間，地球才有可能進入所謂的“冰河時期”。
不過如果大西洋環流真的崩潰了，那影響還是蠻大的，根據科學家的推測，如果這樣的事情真的發生了，那么可能會造成的影響將包括但不限于以下幾種：
1、北大西洋平均表面溫度將在十年內降低2至3℃，北歐、西歐、北美東部地區的氣溫也將隨之顯著下降，特別是在冬季，其平均氣溫將在現在的基礎上下降5至10℃；2、北美東岸和歐洲西岸的海平面將出現較為明顯地上升；3、全球范圍內的極端天氣事件的頻率和強度會出現一定程度的提升，特別是大西洋沿岸地區的風暴將出現較大幅度地增加；4、北美東部和歐洲西部的降水量會增加10%至20%，而印度、南美、西非等地區的年降水量將會出現較大幅度地降低，素有“地球之肺”之稱的亞馬遜熱帶雨林可能會面臨嚴峻威脅。當然了，這也只能說是推測，未來的情況將會怎么樣，科學家目前還不能給出準確的答案。
參考資料： Warning of a forthcoming collapse of the Atlantic meridional overturning circulation. Nat Commun 14, 4254 (2023).
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