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Science:大西洋海流研究只为借古鉴今

Science:大西洋海流研究只为借古鉴今

几十年来,气候学家一直担心温暖的南部海水被引入北大西洋的海洋环流。一些气候模型曾暗示可能出现的全球变暖会使这些环流停止运作,这并不会像美国好莱坞灾难电影的情节那样,导致纽约曼哈顿被海啸吞没。不过,它会扰乱北大西洋周围及其之外的气候。

目前,研究人员已经有确凿证据证明,真正的大西洋循环确实在10万年前,曾经发生突然减缓甚至停止运作几个世纪的情况,当时地球的温度比现在要稍高一点。纽约拉蒙特-多尔蒂地球观测站古海洋学家 Jerry F. McManus 说:“那是非常戏剧性的。”近日,该研究结果在线发表于《科学》(Science)杂志。“这令人兴奋,并且有潜在的重要性。”

大海洋环流的主要推动力是北大西洋深层水(NADW)的形成。这些水最初是格陵兰岛和斯堪的纳维亚之间的北欧海域的密集地表水。由于变得越来越重,它沉到底部,并开始向南移动。几千年前,沙粒大小的单细胞原生动物有孔虫生活在水流底部,将这些水中特征鲜明的同位素吸收入壳中,其中碳-13和碳-12的比率特别高。这些生物后来被埋在累积的沉积物中。通过分析位于沉积物核心不同位置的有孔虫化石中的碳同位素,科学家可以找出有多少NADW曾在特定时期通过这里。

挪威卑尔根大学古海洋学家和同事称,他们从被称为Eirik Drift的格陵兰岛沉积层中,观察到了10万多年前的NADW的状态。这些沉积层当初的沉积速度比NADW历史上的其他记录要快5倍或10倍,所以其记录要比那些较慢形成的沉积物记录更容易分析。

这些记录还揭示了距今13万年~11.5万年前的两次冰期之间温暖期的新细节,这似乎是北大西洋环流的平静时期。而Gallaasen和同事分析的化石证实了NADW曾经有3次流动放缓、停止或者升至表面的时期,最近的两次放缓各自都持续了几百年。

Galaasen表示,如果较远处的北大西洋也会对当前的间冰期作出这样的反应,其变化就会成为最重要的问题。由于NADW的下沉放缓,温暖的表面海水向北移动也会放缓,远北大西洋就会冷却。这将改变大气环流模式,并改变偏远地区的气候变化。例如,西非荒漠草原的干旱可能因此变得更加严重。NADW从大气层吸收运至深海的二氧化碳减少,还会加剧全球变暖。若NADW完全停止,向南移动的底部海水流动损失会将北大西洋的晃动传递至北美,由于冰川融化,会使其海面上升1米。这种情况是否会发生,取决于现在的北太平洋是否会以过去其在间冰期应对温暖气候的方式作出反应。Galaasen和同事确实发现了一些迹象:1.2万年前融化的高纬度冰川将冰山和淡水带入北欧海域。这种涌入会使表面海水淡化,使其密度减小,从而不易下沉,不过这只是暂时的。

如今的全球变暖已经通过融化的格陵兰岛冰层淡化了远北大西洋,这一趋势预计会在未来的几十年中加速。因此科学家将会更加密切关注NADW向南流动的趋势。

原文检索:

Eirik Vinje Galaasen, Ulysses S. Ninnemann, Nil Irvalı, Helga (Kikki) F. Kleiven, Yair Rosenthal,Catherine Kissel, and David A. Hodell. Rapid Reductions in North Atlantic Deep Water During the Peak of the Last Interglacial Period. Science, 20 February 2014; DOI:10.1126/science.1248667

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