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温盐环流与气候突变

发布时间:2019-12-26 15:20来源: 未知
  近日,灾难片《后天》又译《末日浩劫》正在全球火热放映中。影片中描述了一场空前的气候灾难。由于人类不顾大自然的警告,超负荷地开发地球资源,加剧了全球变暖,最终导致气候的突变,地球在一天之内突然急剧降温,陷入第二次冰河世纪,整个北半球陷入了龙卷风、暴雨、暴风雪、海啸等各种灾难之中。
 
  影片中描述的情景虽然骇人听闻,但是越来越多的研究表明,这些情景是有相当科学根据的,也是可能出现的。美国国防部给布什政府提交的一份秘密报告中也指出,“世界将因为气候变化造成的环境灾难和资源紧缺引发生存之战”,“气候变化的影响将远远大于恐怖主义的影响”。
 
  影片的开头,气候学家在新德里召开的各国政府首脑会议上指出,全球持续变暖会导致北大西洋的温盐环流关闭,从而引发一场气候突变。灾难到来之前,位于大西洋上的自动观测浮标,就监测到了海洋温度的异常,一天之内突然降温13℃,一开始是一个浮标,后来向高纬发展,多个浮标都显示海水温度的突然降低。海水温度的异常通过海气相互作用,使大气环流发生突变,欧洲、美国都遭受到了暴雨和暴风雪的袭击。在上述气候突变过程中,关键的问题是大洋中温盐环流的变化。温盐环流的概念是20世纪90年代提出的,它是影响气候变化与变率的重要机制。在全球大洋中,位于表层风生流之下的较深层洋流,是由重力作用下高纬稠密水团的下沉和低纬较轻水团的上升驱动的,其水输送量约占全球大洋的90%;因为海水的密度主要由温度和盐度决定,所以这种由密度梯度驱动的洋流,被称为温盐流。温盐流和表层风生流是一个相互联系的整体,它们共同构成的闭合环流,被气候研究领域称作温盐环流。当代大洋温盐环流以大西洋输送带环流为特征。它主要由冷水系北大西洋深层水的南向溢流和暖水系的表层北向海流共同组成。
 
  温盐环流的重要性在于,它和大气中著名的Hadley环流、Ferrel环流和极地环流等一起,构成了能够维持全球气候系统的能量平衡至关重要的经向环流体系。众所周知,对于全球气候系统而言,热带存在辐射盈余,极地则存在辐射亏损,为保持整个系统的能量平衡,在低纬与高纬之间,必须存在强的经向能量输送。以前人们认为,这种输送作用主要通过大气过程来实现。现在研究表明,海洋的极向热输送约占海气耦合系统中极向热输送总量的50%。在北半球,它把低纬的热量输送到高纬,在50°N附近(那里的海洋西边界流最强)通过强烈的海气热交换,把大量的热量输送给大气,再由大气把能量向更高纬度输送。海洋经向热输送强度的变化,对全球气候产生重要影响。
 
  在大西洋地区中,这种海洋环流输送的热量非常大,例如在西北欧和冰岛之间,输入的热量与该地区在海表收到的太阳辐射相近。这也是为什么北欧地区冬季比同纬度的西伯利亚温度偏暖的主要原因。有些科学家估计,一旦这种环流停止,北欧的温度将比现在降低10℃左右。
 
  由于全球持续增暖,极地的冰川大面积融化,气候变暖又使中高纬降水增加,这些使该地区的海水盐度下降,当达到脱盐点的时候,就不存在盐度和密度差,温盐环流就失去了在高纬度地区的下沉支,环流中断,大洋环流失去了它对气候的调节功能。低纬地区的热量不能输送到高纬地区,北半球气温骤降,进入新的冰期。也许我们人类也会像电影显示的一样,当冰期到来时,来不及逃命的猛犸象,嘴里还含着食物,就被冻死了。
 
  虽然目前科学家们认为温盐环流在未来100年不会中断,但是现在已经观测到由于极地冰川的融化,高纬度降水的增加,温盐环流正在减弱。IPCC9个海洋模式对温盐环流做了未来100年的预测,大部分模式都显示温盐环流会越来越弱。这种潜在的威胁越来越大。如果人类继续超负荷地开发地球资源,加剧这种增暖的温室效应,那么温盐环流的关闭必将提前到来,那时就是全人类的灾难。
 
  因此,保护气候,合理开发和消耗地球资源,减缓温室效应,遏止全球变暖,是我们的当务之急。