《Science》：影響全球氣候系統的海洋經向翻轉環流的驅動源

　　最新的一項國際研究指出，對全球氣候有著重要影響的大西洋經向翻轉環流（AMOC）主要發生在格陵蘭以東的副極地海域。

圖：OSNAP觀測系統及其觀測的北大西洋副極地區域海洋環流系統。整個觀測系統從加拿大經格陵蘭向東直至蘇格蘭，覆蓋拉布拉多海（Labrador Sea），伊爾明厄海（Irminger Sea），冰島海（Iceland Sea），以及羅科爾海槽（Rockall Trough）。圖中紅色代表溫度較高的上層海流，藍色代表溫度較低的深層海流，淺藍色代表源自北冰洋的淡水輸出。（圖片來源：OSNAP）

　　大西洋經向翻轉環流 AMOC是全球海洋環流的一個重要組成部分。古氣候研究指出， AMOC減弱或者停止曾使得北半球絕大地區的氣溫在幾十年甚至更短的時期內急劇下降。氣候模式結果更是顯示，在全球變暖加劇的情況下，AMOC在未來的幾十年內可能會持續減弱。因此，海洋環流的變化將有可能在未來再次造成全球大范圍的氣候驟變。雖然科學家們對于AMOC對全球氣候變化上的深刻影響具有很大程度上的共識，但AMOC的機制本身仍然是海洋和氣候研究領域亟待解決的核心問題之一。

　　AMOC作為全球熱量分配的調節器，將大西洋低緯度的高溫、高鹽水向北輸送至高緯度寒冷地區。在位于格陵蘭西側的拉布拉多海以及位于格陵蘭東側的北歐海，這些溫度較高的表層海水向大氣釋放熱量，繼而變重下沉，形成大西洋深層水團，并向南回流到低緯度地區以及南大洋。長期以來基于大量模式研究所形成的普遍觀點認為，拉布拉多海的深層水團形成過程直接決定了AMOC的強弱。也就是說，海洋經向翻轉環流主要發生在拉布拉多海。

　　來自北大西洋副極地AMOC觀測項目（OSNAP）的科學家們在2月1日《Science》上發表題為“A Sea Change in Our View of Overturning in the Subpolar North Atlantic”的研究文章，對海洋翻轉環流發生的具體區域提出了新的觀點。與傳統觀點不同，該文章指出，AMOC主要發生在格陵蘭以東的海域，而不是在格陵蘭以西的拉布拉多海。基于21個月的連續觀測，OSNAP的結果表明，從格陵蘭東至蘇格蘭海域的AMOC的強度要比位于拉布拉多海的AMOC強約7倍，并且前者可以解釋整個副極地地區海洋翻轉環流88%的變率。盡管近年來位于拉布拉多海的深層水團行成過程在明顯增強，其對AMOC強度和變化的直接影響卻似乎比預想的要弱。

　　美國杜克大學的Dr. Susan Lozier是OSNAP項目總負責人，同時也是該研究的主要作者，她表示，“為了能夠精準地預測未來幾年甚至幾十年的全球氣候，我們需要知道海洋翻轉環流發生的具體地點和其變化的機制。”

　　該研究的合作者之一、英國南安普頓國家海洋中心的Dr. Penny Holliday表示，“海洋翻轉環流可以將大量的熱量向北輸運到極地和副極地地區，意味著AMOC的任何變化都將影響冰架和北冰洋的海冰。因此，研究AMOC現在以及未來可能發生的變化至關重要。”

　　來自德國基爾亥姆霍茲海洋研究所的Dr. Johannes Karstensen也是該文章的作者之一，他表示，“雖然拉布拉多海的翻轉環流比預期的要弱，但觀測同時指出該海域在北冰洋向大西洋的淡水輸出方面具有重要作用。”因為北冰洋的受氣候變化的影響越來越顯著，“所以在我們相應的持續觀測將越來越重要。”

　　杜克大學的李非栗博士是該研究的通訊作者之一，他表示：“海洋翻轉環流使得海洋可以吸收由人為因素造成的大氣層中增多的熱量和碳含量，因此具有全球性影響。OSNAP的觀測將有助于大家進一步地了解翻轉環流的運行機制。”他還介紹說，因為研究結果只包含了第一期頭21個月的觀測數據，所以還暫時無法回答AMOC是否已經發生變化的問題。OSNAP第一期另外兩年的數據目前正在處理之中，相應的研究成果有望于今年下半年公布。

　　OSNAP項目第一期共5年（2013-2018），總投入3千2百萬美元。OSNAP跨大西洋觀測系統于2014年夏投入使用。該觀測系統在西起加拿大東至蘇格蘭的廣大海域共布設了53個潛標，旨在監測該區域海洋環流的強度和結構，及相應的熱量和淡水輸送。該系統同時還使用水下無人機和水下浮標，對關鍵區域和水團進行更高時空分辨率觀測。OSNAP是一個大型國際合作項目，包括了來自7個國家16個海洋研究機構的科學家們。

　　該工作的作者來自以下機構（排名不分先后）：杜克大學，英國南安普頓國家海洋中心，伍茲霍爾海洋中心，蘇格蘭海洋科學協會，荷蘭皇家海洋研究所和烏特勒支大學，加拿大紐芬蘭紀念大學，德國基爾亥姆霍茲海洋研究所，加拿大貝德福德海洋研究所，邁阿密大學，牛津大學，加州大學圣地亞哥分校斯克里普斯海洋研究所，英國利物浦國家海洋中心，中國海洋大學和青島海洋科學與技術國家實驗室，法國國家科研中心，法國海洋開發研究院，利物浦大學。