大西洋环流崩溃或取决于升温速度而非幅度

乌得勒支大学研究发现,大西洋经向翻转环流稳定性不仅取决于全球最终升温幅度,还受升温速度影响。缓慢升温时,即使升温5℃也可能保持稳定;升温过快则约2℃就可能跨越临界点并迅速减弱。

全球升温幅度达到多少时,大西洋经向翻转环流(AMOC)会崩溃?荷兰乌得勒支大学的一项最新研究给出了一个更复杂的答案:这个庞大海洋环流系统可能并不存在一个固定的"崩溃温度"。除了最终升温多少之外,升温速度本身同样决定着AMOC能否维持稳定。研究显示,在全球升温非常缓慢的情景下,AMOC即便升温5℃也可能保持稳定;而在快速升温情景下,这一环流系统可能在全球升温约2℃时就跨越临界点并迅速减弱。

AMOC是全球气候系统中最重要的海洋环流之一。它持续将热带地区的暖海水向北输送,同时驱动较冷的深层海水向南回流,以此重新分配全球热量。这一循环不仅影响大西洋本身,也深刻塑造着全球气候格局,并帮助西欧维持相对温和的气候条件。一旦AMOC发生崩溃,其现有的强大环流可能在数十年内转变为明显更弱的状态。

科学界长期以来怀疑,全球变暖叠加极地冰盖融化带来的大量淡水注入,正把AMOC逐步推向临界点。但以往研究大多聚焦于"最终温度达到多少",此次研究则专门考察了一个此前容易被忽略的问题:海洋究竟有多少时间来适应不断变化的气候环境。

为此,研究团队利用气候模型设计了两组对照模拟。第一组中,大气二氧化碳浓度每年增加0.5ppm;第二组则以每年2.5ppm的速度增加,大致接近当前的实际变化速度。研究人员刻意设置了远慢于现实情况的升温情景,以剥离其他因素、单独观察升温速度对AMOC稳定性的影响。

两组模拟的结果呈现出巨大差异。在缓慢升温情景下,即使全球平均温度最终比工业化前水平高出5℃,AMOC仍能保持稳定;而在快速升温情景下,AMOC可能在全球升温约2℃时便发生崩溃。

背后的机制在于:缓慢升温时,整个海洋系统从表层到深层都有充足时间逐步重新组织,适应不断变化的温度与盐度条件;而气候变化速度过快时,海洋自身的调整无法跟上环境变化的节奏,最终可能导致AMOC失去稳定性。

这一发现也为气候科学界的一个老问题提供了可能的解释。不同气候模型给出的AMOC临界温度历来差异较大,科学家此前一直在寻找一个明确的温度阈值——比如全球升温达到某个特定水平后AMOC必然崩溃——但新研究表明,这种简单的固定温度标准可能并不存在。

研究负责人之一、乌得勒支大学动力海洋学教授Henk Dijkstra表示,在快速升温情况下,海洋没有足够时间完成自身调整;而在缓慢升温情况下,海洋则可以逐步适应新的环境。

这项研究建立在团队此前的积累之上。2024年,他们曾研究北大西洋融水对AMOC稳定性的影响,发现向北大西洋注入足够多的融水确实能将AMOC推过临界阈值,但所需的融水量大得不合现实,单靠当前极地融水似乎不太可能让AMOC失稳。

在那之后,团队进一步模拟了不同全球变暖情景下AMOC的变化。在中等排放和高排放情景中,模型都预测AMOC可能在2060年前后达到临界状态,当时全球平均升温约为2.5℃——低于过去一些研究认为可能导致AMOC崩溃的约4℃水平。

最新研究在此基础上更进一步:关键问题可能不只是"升温到多少",还有"升温有多快"。研究人员估算,AMOC可能存在一个约为每十年升温0.3℃的关键升温速度,而全球目前的升温速度正在接近这一水平。

这一结论直指当前国际气候政策中的一个核心概念。包括《巴黎协定》在内的气候政策通常以全球最终升温幅度为锚点,例如努力将长期升温控制在某一目标之下;而部分气候路径允许所谓"超调"——即气温暂时超过目标,再依靠未来减排和技术手段把温度降下来。

但AMOC的研究结果表明,即便未来能把温度重新降下来,升温过程以多快的速度跨越这一阶段同样重要。气温若在短期内快速上升,即便最终回落,也可能已对海洋环流系统造成难以逆转的冲击。

论文第一作者René van Westen表示,研究结果说明AMOC并不一定存在一个温度一到就必然崩溃的固定临界点,其稳定性取决于气候变化的速度。

研究人员将这一过程比作驾车驶向墙壁:看到障碍物时,最合理的做法是及时转向并踩下刹车;如果始终保持加速,最终可能来不及改变方向。就全球气候而言,人类目前仍在以较快速度增加温室气体浓度,因此减缓升温速度可能成为降低AMOC近期崩溃风险的重要因素。

需要说明的是,这项研究并不意味着AMOC已经确定会在全球升温2℃时崩溃。2℃是特定快速升温情景下模型显示的临界点,而非适用于现实世界所有情况的确定预测。研究真正揭示的是:过去仅以最终温度判断AMOC稳定性的评估方式可能并不完整,全球气温变化的速度同样需要纳入考量。

如果未来能更有效地减缓全球升温速度,AMOC发生快速崩溃的风险可能随之降低。对于这个维持全球热量输送的重要海洋系统而言,气候变化既是一场关于最终温度的竞赛,也是一场关于变化速度的竞赛。

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