北大西洋暖流持續減緩 驅動因素包括人為碳排放造成的氣候變遷

北大西洋暖流持續減緩 驅動因素包括人為碳排放造成的氣候變遷

 

自19世紀以來,幫助歐洲與北美洲大西洋沿岸維持暖和的北大西洋暖流正持續顯著減緩,根據倫敦大學學院(UCL)地理系團隊研究,此減緩現象是1600年來最弱的情形。這套海洋環流系統的弱化可能是自然而然地開始,但也可能是因為持續受到與溫室氣體排放相關的氣候變遷所影響。

北大西洋暖流。來源:Natalie Renier/Woods Hole Oceanographic Institution(CC BY-ND 4.0)

洋流是地球氣候系統的關鍵參與者,當它大規模變化或突然減緩,都有可能產生全球性的影響,如美國東海岸的海平面上升、改變歐洲天氣模式或降雨模式、傷害海洋野生動物等等。

在上一個主要冰河時代結束時,這套洋流的快速波動曾導致全球範圍內的極端氣候變化。2004年的電影《明天過後》曾描繪過誇張但可怕的突發事件情景──這部電影其實是以地球歷史上的「新仙女木事件」(Younger Dryas)作為藍本,那是一段距今12800年至11500年、持續約1300年左右的突發性冰期。在此之前,地球一直處在溫度逐漸升高的間冰期當中,但因為突然發生新仙女木事件而導致全球氣溫驟降與北極冰川南侵。

「新仙女木事件」得名是來自歐洲北部仙女木屬植物。這種植物原本生活在寒帶地區,但科學家在格陵蘭冰川的研究中發現,當時許多低緯度地區都能發現該物種的花粉,從而證明當時氣候發生寒冷的異變,並導致該類植物物種大舉南侵。

當年新仙女木事件的成因推測相當多,包括五大湖區有巨型堰塞湖因為暴雨而突然崩潰,導致大量淡水溢流到北大西洋,致使推動洋流前進的鹽分傳遞(溫鹽環流系統)受到極大的干擾。或是有顆彗星撞擊到了北美地區致使冰川崩潰,而導致大量淡水漫流到北大西洋,致使溫鹽環流停滯等等。雖然成因的推測各有不同,但最終的結果都是一樣的,那就是溫鹽環流受到淡水改變,而使得表層洋流全面驟緩。

科學家最近發現的北大西洋暖流減弱現象,也可能是由北大西洋變暖、降雨增加和冰川融化所導致的淡水增加所造成。前人文獻也曾多次推估和預測,截至目前為止,到底總共減弱的程度有多少,基本上仍然是一個謎。只是科學家發現的變化程度,仍然令眾人感到驚訝,這在未來一定會對環境產生重大的變化和影響。

上述所討論的海洋循環系統被稱為「大西洋經向翻轉環流」(Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC)。 AMOC就像一條巨大的輸水帶。它將溫暖的鹹水輸送到北大西洋,在那裡它變得非常寒冷並且下沉。一旦進入深海,水就會向南流回,然後流向世界各地的海洋。這條輸送帶是全球氣候系統當中最重要的熱量輸送帶之一,包括以保持西歐溫暖而聞名的墨西哥灣流。

氣候模型一直預測,由於溫室氣體變暖和水循環的相關變化,AMOC將會減緩。由於這些預測(以及氣候突變的可能性),科學家自2004年以來一直在橫跨大西洋的幾個關鍵位置密切監測著AMOC,但要真正測試模型的預測並弄清楚氣候變化如何影響這整條輸送帶,科學家仍需要更長時間的記錄。

德國波茨坦大學的研究團隊在2018年《自然》期刊的一項研究當中,透過歷史數據的觀察發現,自1950年以來,AMOC的強度降低了約15%,這顯示了人為溫室氣體排放的作用是其減緩的主要原因。

UCL地理系團隊的研究則不是使用歷史數據,而是透過結合在深海底泥當中所發現的微小海洋生物遺骸的相關記錄來進行研究,透過觀察不同物種的數量和骨骼的化學成分,可以推算出溫度的變化。但是最終的成果也得到相似的觀點。另外,藉由觀察泥漿本身,研究團隊還能夠直接測量過去的深海洋流速度。較大的泥漿顆粒意味著更快的流動,而較小的顆粒意味著流速較弱。不同的技術都表明自1850年左右以來AMOC的弱化,再次下降了約15%至20%。

重要的是,現代的弱化與過去1600年的任何事物都有很大的不同,這次是指向自然與人為驅動因素的結合。

儘管關於氣候模型是否能夠完整模擬海洋環流的歷史變化,以及是否還有某些因素尚未被考慮進來,這些都有待科學界研究的跨領域整合。但是預測可能的極端AMOC事件及其氣候影響,仍是相當重要的。除了期待科學家能夠研究出更具體的結果,也必須注意氣候變遷的減緩與調適等各類應變對策。