全球氣溫持續(xù)上升之際，格陵蘭島南部大西洋的一片區(qū)域正經(jīng)歷著異常的降溫。這片區(qū)域通常被稱為“冷斑”，與大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流（AMOC）這一主要洋流系統(tǒng)的減弱有關(guān)，而AMOC在調(diào)節(jié)地球氣候方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

北大西洋冷斑是指北大西洋的一片海域，NASA的模型顯示，它是地球上少數(shù)幾個(gè)正在變冷的地區(qū)之一。圖片來(lái)源：NASA

賓夕法尼亞州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)，AMOC 的減弱會(huì)對(duì)海洋和大氣產(chǎn)生影響。他們的研究結(jié)果表明，這兩種因素對(duì)這一寒冷地區(qū)持續(xù)存在的貢獻(xiàn)大致相同。

該研究最近發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志上雜志上。

“在過(guò)去的一個(gè)世紀(jì)里，地球大部分地區(qū)都在變暖，而北大西洋近極地區(qū)域卻一直在持續(xù)降溫，”賓夕法尼亞州立大學(xué)氣象與大氣科學(xué)系助理研究員、該研究的合著者張鵬飛說(shuō)道。“我們的發(fā)現(xiàn)有助于解釋這種所謂的冷斑存在的原因，并揭示未來(lái)洋流變化將如何影響氣候系統(tǒng)。”

雖然早期研究主要集中在洋流將暖水輸送到北大西洋的作用上，但賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)了另一個(gè)關(guān)鍵因素。他們發(fā)現(xiàn)，隨著海洋溫度下降，上方的大氣也會(huì)變得更冷、更干燥。科學(xué)家們表示，這種大氣條件的變化可能會(huì)進(jìn)一步加劇寒潮。

“我們分析了最先進(jìn)的氣候模型，量化了AMOC對(duì)冷斑影響的兩種途徑，”賓夕法尼亞州立大學(xué)研究生、該研究的主要作者范一飛說(shuō)道。“我們發(fā)現(xiàn)，大氣的貢獻(xiàn)與海洋運(yùn)輸本身的貢獻(xiàn)相當(dāng)，這是以前從未發(fā)現(xiàn)過(guò)的。”

AMOC將溫暖的咸水從熱帶帶到北大西洋，在那里，海水溫度降低，密度增大，最終下沉。科學(xué)家們表示，就像海洋傳送帶一樣，較冷的深層海水向南移動(dòng)，而溫暖的表層海水則向北移動(dòng)。

但格陵蘭冰蓋融化導(dǎo)致過(guò)多的淡水流入海洋，稀釋了咸咸的海水，使其密度降低、下沉能力下降，從而有可能削弱傳送帶。

“傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，隨著這種大規(guī)模環(huán)流減弱，海洋熱量輸送將會(huì)減少，北極高緯度地區(qū)將會(huì)變冷，”范教授說(shuō)道。“但我們發(fā)現(xiàn)，這并不是AMOC產(chǎn)生影響的唯一途徑。另一個(gè)潛在的貢獻(xiàn)在于冷團(tuán)如何影響大氣，特別是大氣與海洋之間的耦合。”

較低的海洋表面溫度可以減少大氣中的蒸發(fā)和水分。這意味著，例如，水蒸氣（一種可以吸收地球表面輻射熱量的溫室氣體）會(huì)減少。

“簡(jiǎn)單地說(shuō)，降低溫室效應(yīng)會(huì)反饋到地表，放大先前存在的冷異常，”范教授說(shuō)。“從更長(zhǎng)的時(shí)間尺度來(lái)看，這種反饋會(huì)使冷異常更加持久。”

研究人員分析了多個(gè)先進(jìn)的全球氣候模型的模擬結(jié)果，以探究AMOC與冷斑之間的物理聯(lián)系。他們使用了一種名為“部分溫度分解框架”的診斷工具，該框架能夠分解對(duì)溫度的不同影響。

科學(xué)家表示，這種方法認(rèn)為大氣反饋比以前認(rèn)識(shí)到的更為重要。

“通常，人們思考這個(gè)冷斑出現(xiàn)的原因時(shí)，很自然、很直觀的想法是尋找海洋的影響，”賓夕法尼亞州立大學(xué)氣象學(xué)和大氣科學(xué)助理教授、該研究的合著者、范的導(dǎo)師李來(lái)芳說(shuō)道。“我們提出一個(gè)問(wèn)題：為什么AMOC不能通過(guò)其他過(guò)程影響這個(gè)冷斑？我認(rèn)為這是這項(xiàng)研究的一個(gè)哲學(xué)創(chuàng)新。”

科學(xué)家表示，更好地了解這個(gè)獨(dú)特的冷斑區(qū)域非常重要，因?yàn)樗赡軙?huì)對(duì)氣候產(chǎn)生影響。

李也是賓夕法尼亞州立大學(xué)計(jì)算與數(shù)據(jù)科學(xué)研究所的聯(lián)合研究員，他表示：“冷團(tuán)會(huì)擾亂大氣急流和風(fēng)暴活動(dòng)，因此會(huì)對(duì)北美和歐洲的極端天氣事件產(chǎn)生影響。”

科學(xué)家們表示，他們的研究結(jié)果基于氣候模型，這些模型能夠很好地（但并非完美地）反映現(xiàn)實(shí)世界。未來(lái)需要開(kāi)展研究，以確認(rèn)這兩種途徑對(duì)冷斑的貢獻(xiàn)程度。

編譯自/scitechdaily