近年來(lái)全球變暖的話題熱議不斷，與此同時(shí)，世界許多地方都出現(xiàn)了極端天氣。極端天氣不僅會(huì)對(duì)人類(lèi)的生產(chǎn)生活造成極大影響，也會(huì)對(duì)其他生物、地球環(huán)境和地球自身運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生很大威脅。那么，全球進(jìn)入第二次冰河世紀(jì)——科幻電影《后天》里的情節(jié)，有可能在現(xiàn)實(shí)中出現(xiàn)嗎？回答這個(gè)假設(shè)性的問(wèn)題，不得不提到一個(gè)重要的氣候臨界點(diǎn)——大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流（AMOC）。

哥本哈根大學(xué)科學(xué)家日前在《自然-通訊》上發(fā)布了一項(xiàng)最新研究，提出在溫室氣體排放持續(xù)的情況下，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流可能在本世紀(jì)中或在2025年后的任意時(shí)間崩潰。大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流到底是什么？為何它的崩潰會(huì)引起科學(xué)家的關(guān)注？今天我們就來(lái)聊聊洋流與氣候的關(guān)系。

大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流對(duì)氣候的影響

2004年上映的科幻電影《后天》以大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流被冰川融化阻斷作為情節(jié)主線，講述了溫室效應(yīng)造成地球氣候異變，冰山融化和龍卷風(fēng)、海嘯、地震肆虐的故事。相信看過(guò)這部電影的人至今仍會(huì)感到不寒而栗。雖是科幻情節(jié)，但洋流與氣候的關(guān)系的確十分密切。

洋流是指海水沿著一定方向有規(guī)律具有相對(duì)穩(wěn)定速度的水平流動(dòng)，是從一個(gè)海區(qū)水平或垂直地向另一個(gè)海區(qū)大規(guī)模、非周期性的運(yùn)動(dòng)，這是海水的主要運(yùn)動(dòng)形式。全球大洋洋流有兩大類(lèi)型：風(fēng)生環(huán)流和熱鹽環(huán)流。

風(fēng)生環(huán)流就是中學(xué)地理課本中講到的“風(fēng)生流”，即由風(fēng)吹動(dòng)海水形成的海流。風(fēng)生環(huán)流由海洋表面的風(fēng)驅(qū)動(dòng)，可以影響海表以下400米海水的流動(dòng)。

熱鹽環(huán)流指由于海水不同區(qū)域之間密度差異造成的海流，是被海水密度梯度驅(qū)動(dòng)的深層環(huán)流。海水密度由海水的溫度和鹽度共同決定，當(dāng)海面受熱不均勻或者蒸發(fā)、降水不均勻時(shí)，海水的溫度和鹽度就會(huì)發(fā)生改變，進(jìn)而造成海水密度分布不均勻。溫度越低、鹽度越高，海水密度就越大，低溫高鹽的海水因密度大會(huì)向下沉，高溫低鹽的海水因密度小則會(huì)向上升。因此，熱鹽環(huán)流也被稱(chēng)為大洋環(huán)流傳輸帶，它控制著全球約90%的水體，是調(diào)節(jié)全球氣候的關(guān)鍵紐帶。

大西洋洋流則是這根紐帶的關(guān)鍵部位，它的學(xué)名就叫做“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”（即一個(gè)攜帶熱帶暖水北向前往北大西洋的巨大洋流系統(tǒng)）。大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流是全球熱鹽環(huán)流和氣候系統(tǒng)的重要組成部分，其強(qiáng)度變化可直接影響南北半球的熱量分配。

橫緯豎經(jīng)，經(jīng)向?yàn)?ldquo;南北向”。大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流可以將地球低緯度溫暖的表面水傳送到高緯度地區(qū)，讓這些水在寒冷的北大西洋深層水區(qū)域進(jìn)行冷卻、滲透，隨后向南返程流動(dòng)，完成熱量交換。它的變化，會(huì)對(duì)北方海洋的熱量傳輸帶來(lái)深遠(yuǎn)影響，也會(huì)對(duì)歐洲和北大西洋的氣候帶來(lái)一定影響。

在地球上，大尺度的海洋環(huán)流是地球物質(zhì)和能量再分配的主要方式。高緯度地區(qū)冰冷、含鹽量高的海水流向低緯度地區(qū)，低緯度地區(qū)的高溫洋流向高緯度地區(qū)流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地球熱量的再分配。具體說(shuō)到大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流，其主要任務(wù)就是將“熱水”送往北大西洋。得益于此，歐洲1月份的平均氣溫通常要比同緯度的亞洲與北美洲東海岸高出15℃至20℃。

“全球變冷”萬(wàn)余年前曾上演

日前，哥本哈根大學(xué)物理學(xué)家彼得·迪特萊夫森和統(tǒng)計(jì)學(xué)家蘇珊妮·迪特萊夫森在《自然—通訊》上發(fā)布的最新研究結(jié)果顯示，如果繼續(xù)按照當(dāng)前的溫室氣體排放水平發(fā)展，地球的大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流可能在本世紀(jì)中或在2025年后的任意時(shí)間崩潰，且崩潰時(shí)間不晚于2095年。

不過(guò)這一結(jié)論與政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）的最新報(bào)告相矛盾，IPCC最近一次評(píng)估認(rèn)為，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流不太可能在21世紀(jì)完全崩潰。一些沒(méi)有參與這項(xiàng)研究的科學(xué)家表示，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流崩潰的確切臨界點(diǎn)是不確定的，截至目前，對(duì)洋流的測(cè)量幾乎沒(méi)有顯示出趨勢(shì)或變化。但他們一致認(rèn)為，臨界點(diǎn)可能比以前想象中的更早到來(lái)。

究竟何時(shí)崩潰暫且不論，但作為地球氣候系統(tǒng)中最重要的臨界元素之一，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流可能會(huì)崩潰這件事，是人類(lèi)對(duì)氣候最嚴(yán)重的憂慮之一，因?yàn)檫@將對(duì)北大西洋地區(qū)和全世界的氣候產(chǎn)生巨大影響。

上一次這種突發(fā)氣候變化發(fā)生于1.2萬(wàn)多年前的末次冰期，就是由大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流的崩潰和恢復(fù)所致，造成了北半球平均氣溫在十年內(nèi)發(fā)生了10℃-15℃的波動(dòng)，遠(yuǎn)大于現(xiàn)在一個(gè)世紀(jì)內(nèi)1.5℃的改變。當(dāng)時(shí)的地球正處于暖期，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流突然減弱，大洋環(huán)流傳輸帶關(guān)閉，導(dǎo)致全球增暖中斷、氣溫陡降。整個(gè)事件持續(xù)了約1200年，全球平均氣溫整體下降了約6℃。這次全球性的突然變冷事件被后人稱(chēng)為“新仙女木事件”（原本只在極地生長(zhǎng)的“仙女木”花在歐洲大陸開(kāi)放）。

此次最新研究結(jié)果表明，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流崩潰臨界點(diǎn)可能激活的最小溫升值為1.4℃，估算變化范圍在溫升1.4℃-8.0℃，如果溫升超過(guò)最大值8.0℃，那么大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流將徹底崩潰，且不可逆轉(zhuǎn)。

這一全球重要洋流系統(tǒng)一旦崩潰，將給全世界帶來(lái)災(zāi)難性的后果。屆時(shí)，北大西洋冬季平均表面溫度將在10年內(nèi)降低2℃-3℃，歐洲每年的風(fēng)暴天氣將增加、冬季平均氣溫隨著北大西洋的降溫而下降，同時(shí)嚴(yán)重破壞印度、南美和西非數(shù)十億人賴(lài)以為生的降雨，并導(dǎo)致北美東部的大西洋海平面上升，使已經(jīng)變成碳源的亞馬遜雨林面臨更大的危險(xiǎn)，南極冰蓋的融化速度也會(huì)加快。也就是說(shuō)，地球?qū)㈤_(kāi)啟新的小冰期時(shí)代。

升溫過(guò)度將刺激洋流崩潰

如前文所說(shuō)，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流崩潰的話，會(huì)給地球帶來(lái)極為可怕的后果，比如降雨中斷、農(nóng)業(yè)荒廢、土地向干旱荒漠化轉(zhuǎn)變等。

大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流給北大西洋中高緯度地區(qū)“送溫暖”的活動(dòng)是全球氣候系統(tǒng)的關(guān)鍵一環(huán)，不僅對(duì)北半球的氣候十分關(guān)鍵，對(duì)全球大氣-海洋熱量向北轉(zhuǎn)移也有一定作用。一旦其減弱或崩潰，輸送到北大西洋中高緯度地區(qū)的熱量減少，西歐和北美會(huì)最先變冷，然后牽一發(fā)而動(dòng)全身，當(dāng)整個(gè)北半球都變冷時(shí)，離進(jìn)入寒冷的冰河世紀(jì)就不遠(yuǎn)了。

如今，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流崩潰這個(gè)氣候臨界點(diǎn)可能被激活的腳步越來(lái)越近，也越來(lái)越急促。目前全球升溫幅度已達(dá)到1.1℃，而聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）發(fā)布的《2022年排放差距報(bào)告》指出：到本世紀(jì)末，全球氣溫可能升高2.8℃——全人類(lèi)必須實(shí)現(xiàn)45%的減排才能避免全球性巨災(zāi)的發(fā)生。

全球目標(biāo)一致的行動(dòng)比喋喋不休的爭(zhēng)論、停滯不前的心態(tài)更有力量和效果。預(yù)見(jiàn)氣候?yàn)?zāi)難，不必驚慌失措。當(dāng)今人類(lèi)文明還有兩道防線可以堅(jiān)守——科學(xué)防線和認(rèn)知防線。要科學(xué)理性地告訴人們，地球承載力界限在哪兒？需要什么樣的地球公域管理？同時(shí)，人類(lèi)還需要有清晰的認(rèn)知，依靠知識(shí)和科技做有利于地球氣候環(huán)境的事。因此，用行動(dòng)扭轉(zhuǎn)或延緩氣候臨界點(diǎn)的激活，是捍衛(wèi)人類(lèi)文明的重要防線。

氣候臨界點(diǎn)能否被改變

前文提到，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流崩潰是個(gè)重要的氣候臨界點(diǎn)。這個(gè)常常被科學(xué)家掛在嘴邊的“氣候臨界點(diǎn)”究竟是什么意思？

打個(gè)比方，一艘船剛開(kāi)始傾斜進(jìn)水的時(shí)候，還能保持平衡，任其發(fā)展船就會(huì)翻，造成這個(gè)結(jié)果的關(guān)鍵傾斜角度就是臨界點(diǎn)。氣候臨界點(diǎn)也是這個(gè)道理，一旦越過(guò)氣候變化中的臨界點(diǎn)（即被激活），就會(huì)導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的后果。

氣候臨界點(diǎn)是氣候變化研究的熱門(mén)領(lǐng)域，也是全球面臨的最大氣候風(fēng)險(xiǎn)。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)將氣候臨界點(diǎn)定義為：全球或區(qū)域氣候從一種穩(wěn)定狀態(tài)到另外一種穩(wěn)定狀態(tài)的關(guān)鍵門(mén)檻。

當(dāng)然，大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流不是唯一的氣候臨界點(diǎn)。

2022年，?？巳卮髮W(xué)氣候研究員戴維·阿姆斯特朗·麥凱等人研究發(fā)現(xiàn)，全球氣候臨界點(diǎn)共有16個(gè)，其中9個(gè)為影響全球的全球性臨界點(diǎn)，7個(gè)為可能產(chǎn)生嚴(yán)重區(qū)域影響的區(qū)域性臨界點(diǎn)。具體來(lái)說(shuō)，全球性臨界點(diǎn)可能會(huì)導(dǎo)致全球性的連鎖影響，伴隨著額外的碳排放和更高的海平面上升率；區(qū)域性臨界點(diǎn)可能產(chǎn)生嚴(yán)重的區(qū)域性或地方性影響，如極端溫度、更頻繁的干旱、森林火災(zāi)等。

研究人員對(duì)逐個(gè)臨界點(diǎn)被觸發(fā)所需的氣溫升幅進(jìn)行了計(jì)算，發(fā)現(xiàn)有5個(gè)臨界點(diǎn)已處于危險(xiǎn)區(qū)，已經(jīng)或很快將被突破。這5個(gè)危險(xiǎn)的臨界點(diǎn)是格陵蘭冰蓋崩塌、南極西部冰蓋崩塌、北極凍土層崩塌、熱帶珊瑚礁消亡、拉布拉多海副極地對(duì)流崩塌，其中格陵蘭冰蓋和南極西部冰蓋崩塌的臨界點(diǎn)已經(jīng)被突破。觸發(fā)格陵蘭島冰蓋崩塌的臨界點(diǎn)是升溫0.8℃，而觸發(fā)南極西部冰蓋崩塌的臨界點(diǎn)是升溫1℃。除了這5個(gè)臨界點(diǎn)之外，其余11個(gè)臨界點(diǎn)被觸發(fā)所需的升溫幅度超過(guò)1.5℃，因此被歸于有可能被激活的臨界點(diǎn)。

想要改變目前這些氣候臨界點(diǎn)并不容易，因?yàn)闅夂蚺R界點(diǎn)有兩個(gè)重要特性：不可逆性和難以預(yù)測(cè)性。

1.不可逆性 全球變暖引起“氣候臨界點(diǎn)”被突破，會(huì)進(jìn)一步引發(fā)多米諾骨牌式的正反饋效應(yīng)，可能將全球的森林、海洋、冰蓋等系統(tǒng)推向不可逆轉(zhuǎn)的死亡深淵。且越過(guò)臨界點(diǎn)后，氣候變化可轉(zhuǎn)為更加陡峭的非線性指數(shù)級(jí)數(shù)變化，如同一塊石頭從山頂急速墜落，擋都擋不住。

2.難以預(yù)測(cè)性 難以預(yù)測(cè)性是氣候臨界點(diǎn)最危險(xiǎn)的特性，盡管人們知道危險(xiǎn)將會(huì)來(lái)臨，卻無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)見(jiàn)臨界點(diǎn)何時(shí)到來(lái)。這有點(diǎn)像人類(lèi)學(xué)家對(duì)于“災(zāi)難系統(tǒng)”的定義——我們經(jīng)常能夠預(yù)測(cè)災(zāi)難，但不能預(yù)測(cè)災(zāi)難發(fā)生的準(zhǔn)確時(shí)間。往往當(dāng)我們意識(shí)到臨界點(diǎn)來(lái)臨時(shí)，臨界點(diǎn)實(shí)際上已經(jīng)被觸發(fā)。

很多人想知道，在氣候臨界點(diǎn)被激活后，世界會(huì)變成什么樣？這個(gè)答案目前誰(shuí)也不會(huì)知道，唯一清楚的就是，到那時(shí)世界會(huì)進(jìn)入新的平衡，但不會(huì)再是原來(lái)的狀態(tài)。所以，只有在未到達(dá)氣候臨界點(diǎn)的過(guò)程中，避免觸發(fā)臨界點(diǎn)的努力才是有意義的。

（作者為中國(guó)氣象局氣候服務(wù)首席專(zhuān)家）