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一项重大研究重新定义了大西洋洋流的驱动源

了解大西洋经向翻转环流如何颠覆预期,重塑我们对气候动力学的理解。

作者:Roni Dengler
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图中所示的大西洋经向翻转环流(AMOC)就像一条传送带,将热量从大气中输送到深海,并将碳从中抽出。来源:R. Curry, Woods Hole Oceanographic Institution/Science/USGCR

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大量的海水在整个大西洋中循环,并且是地球气候的主要驱动力。现在,研究人员发现,这个环流的核心并非他们之前猜测的地方。

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“普遍的认识是(它)在拉布拉多海,也就是加拿大海岸和格陵兰岛西侧之间,”领导这项新研究的杜克大学(北卡罗来纳州达勒姆)物理海洋学家 Susan Lozier 说。“我们发现的是……大部分(环流)是从格陵兰岛东侧一直到苏格兰大陆架。”

这一发现将有助于改进全球气候模型。

运动中的海洋

海水在大西洋中分两层流动。表层将温暖的赤道水向北输送。这一层,包括墨西哥湾流,有助于使西欧的冬天相对温和。当温暖的海水流向北大西洋时,它们会冷却并下沉,形成向南扩散的第二层。

这种电流的传送带,被称为大西洋经向翻转环流(AMOC),通过输送热量和将碳从大气输送到深海来影响气候。尽管其流量是可变的,但政府间气候变化专门委员会(IPCC)预测,AMOC 在 21 世纪将放缓。随着气候变暖,高纬度的水可能不会像以前那样下沉或翻转,从而减缓 AMOC 的速度。

“我们正试图了解未来几年和几十年里,翻转环流对我们预计在高纬度地区发生的这些变化的敏感度如何,”Lozier 说。

哦,天哪!

因此,早在 2007 年,Lozier 就发起了“北大西洋亚极地翻转环流计划”(OSNAP),这个名字来源于她当时 19 岁的儿子常说的一句话。这个耗资 3200 万美元、为期五年的计划,汇集了来自七个国家的科学家的专业知识,Lozier 称之为“一项了不起的国际合作”。

2014 年 8 月,研究人员部署了 OSNAP 观测系统,这是一系列从加拿大海岸的拉布拉多海延伸到苏格兰大陆架的仪器,用于评估进出北大西洋的水的温度、流速和盐度。在进行了 21 个多月的数据测量后,研究人员于 2016 年 4 月回收了该阵列的第一批数据。

OSNAP 阵列显示,格陵兰岛西南角和苏格兰大陆架之间的翻转环流约为拉布拉多海的七倍,该团队 今天在《科学》杂志上报道了这一发现。研究人员还发现,格陵兰岛以东地区不规则的翻转占 AMOC 变异性的 88%。

“我们希望这些数据能为模型提供地面实况,因为模型是唯一能够提供预测的,”Lozier 说。“现在他们有了这个基准。如果他们能够匹配我们通过 OSNAP 观测到的情况,那么他们就能为未来几年和几十年提供更好的预测。”

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