来自15个国家的44位专家在周末发表的一封公开信中表示,大西洋主要环流(Amoc)崩溃的危险被“大大低估了”,并将产生毁灭性的、不可逆转的影响。签署人之一,德国波茨坦气候影响研究所地球系统分析部门的海洋学家和气候学家Stefan Rahmstorf在这里解释了为什么他最近升级了全球变暖导致Amoc崩溃的风险评估,以及这对英国、欧洲和更广泛的世界意味着什么。
Amoc,即大西洋经向翻转环流,是一个将热量带入北大西洋的洋流系统。温暖的地表水从热带向北流动,并在格陵兰岛以南、英国和爱尔兰以西的亚极地大西洋释放热量。然后它冷却,下沉到2000米到3000米的深度,然后作为一股寒流返回南方。Amoc是地球上最大的热传输系统之一,其移动量相当于人类能源消耗的50倍,它对欧洲的气候有特别强烈的影响,影响海洋的二氧化碳吸收和氧气供应,以及热带地区的降雨模式。
图表显示大西洋子午线
Nal翻转环流正在减弱
它们是相互联系的,因为Amoc的北流经过墨西哥湾流,墨西哥湾流是一种温暖而迅速的大西洋洋流,起源于墨西哥湾,然后流经佛罗里达海峡,沿着美国海岸向上流动,然后穿越到欧洲。Amoc只贡献了20%的墨西哥湾流水流,但大部分的热量输送,因为Amoc的深层回流非常冷。它就像一个中央供暖系统。
有迹象表明,由于全球变暖,Amoc在过去的六七十年里一直在放缓。最不祥的征兆是北大西洋上空的冷团。该地区是世界上唯一一个在过去20年左右的时间里变冷的地方,而地球上其他地方都在变暖——这是进入该地区的热量输送减少的迹象,这正是气候计算机模型预测的由于温室气体排放导致的Amoc变慢的结果。
是的。气候模型和海洋学理论预测,北美东海岸有一片过热区域,这是由于Amoc变慢导致的,它使墨西哥湾流更靠近海岸。
另一个指标是海水含盐量的减少。在冷团区,盐度处于自120年前开始测量以来的最低水平。这可能与Amoc减缓以及从亚热带带来的咸水和热量减少有关。
当水的含盐量较低时,它的密度也较低,这使得它更难以下沉。这很重要,因为下沉过程是Amoc的驱动力。水越新鲜,流速越慢。
首先,盐度直接受到全球变暖的影响,全球变暖加强了水循环,因此在亚热带有更多的蒸发,在亚极地海洋有更多的降水。这导致了亚极地海洋的新鲜。此外,海冰的融化和格陵兰冰盖的大陆冰的减少也起到了额外的作用,格陵兰冰盖是流入海洋的淡水。
这是一种放大反馈:随着Amoc变弱,亚极地海洋的含盐量减少,随着海洋的含盐量减少,Amoc也会变弱。在某种程度上,这变成了一个恶性循环,直到Amoc消亡,即使我们停止推动系统进一步排放。
这里最大的未知——价值数十亿美元的问题——是这个临界点还有多远。这个问题很难回答,因为这个过程是非线性的,而且会由盐度的细微差异引发,而盐度的细微差异又取决于海洋上的降雨量和云量,以及格陵兰岛的融化速度。这些都很难在计算机中精确建模,因此何时达到临界点存在很大的不确定性。
直到几年前,政府间气候变化专门委员会(IPCC)的普遍看法是,本世纪跨越临界点的可能性不到10%。从那以后,有许多研究表明,崩溃可能会在本世纪触发,可能在未来几十年。所以我的风险评估真的改变了。我现在非常担心,我们可能会在未来几十年将Amoc推向这个临界点。如果你问我的直觉,我会说本世纪我们跨越临界点的风险大约是一半一半。
我不会完全排除这种可能性,因为从观察中很难判断。在临界点没有什么戏剧性的事情发生。这只意味着Amoc注定要灭亡,它会慢慢死去,但这个过程可能需要50到100年。因为Amoc已经在减弱,我们不能完全确定我们是否已经超过了一个临界点,但我想说的是,情况很可能不是这样,所以现在阻止它还为时不晚。
我们需要继续监测大西洋的水流,这是Rapid项目正在做的。我们还应该监测北大西洋和北欧海域的深冬混合。如果深层混合开始大量减少,那可能是一个早期的迹象,表明我们正在接近一个临界点。有一些迹象表明这一点,但我们还没有足够的数据来确定。
这种情况在地球历史上反复发生,最近一次是在最后一个冰河时期,当时大块冰块滑入海洋——所谓的海因里希事件——增加了融化的水,稀释了北大西洋的盐度。这是地球历史上最大规模的气候变化之一。
其影响包括北半球,特别是欧洲西北部的降温。热带雨带也会向南移动,这很糟糕,因为雨水将从热带雨林转移到不习惯如此多降雨的地区。这就意味着一些地区会出现干旱,另一些地区会出现洪水。
Amoc的崩塌还将对北大西洋的海平面产生重大影响,除了全球变暖造成的海平面上升外,北大西洋的海平面将上升半米左右。它还会减少海洋对二氧化碳的吸收,因为北大西洋的Amoc下沉会将大量二氧化碳带入深海,在那里它被安全地与大气隔绝。
Amoc的崩溃也会改变营养供应,减少深海的氧气。这将对海洋生物和北大西洋的整个生态系统产生巨大影响。
在某种程度上是的。根据澳大利亚同事的研究,部分原因是Amoc正在减弱,南半球的南极底水形成也在减弱。
我想不出比这更好的地方了。如果这只是一个平均的例子,那么像德国这样的地方可能会看到一个平衡。但是天气不是气候的平均值;它是季节性的,变化很大。在平均时间内,你可以从南方得到温暖的空气,或者从北方得到寒冷的极地空气。如果斯堪的纳维亚和英国变冷,而西班牙和意大利变暖,这种反差将更加明显。这将导致更大的天气变化,这对农业不利,并将导致更多的风暴。我预计会发生我们过去从未见过的重大极端天气事件。
气候变化的关键在于,地球的生态系统、人类住区和基础设施都高度适应了过去几个世纪的气候。因此,任何变化——无论是全球变暖还是全球变冷——都将是不好的,因为它将导致适应不良。想想过去几个月里,我们几乎每周都在世界各地看到的特大洪水吧。如果几个世纪以来都是这样,那么河流和下水道系统就会适应吸收这些水。但是因为我们不习惯,所以会有灾难发生。这就是气候变化的问题。
众所周知,Amoc正在减弱,而且存在一个临界点。不确定性在于我们何时会跨过这个门槛。我们也很少有关于Amoc崩溃和全球变暖的综合影响到底是什么样的研究。
这是一个风险评估问题。我把它比作被告知飞机坠毁的可能性为10%。你会上那架飞机吗?我不会。灾难性的后果是不可接受的。
他们没有做足够的风险评估,因为他们倾向于关注未来气候变化最可能出现的情景。一些同事说,我们不应该谈论像Amoc崩溃这样的极端可能性,因为这听起来危言耸听,可能会分散人们对全球变暖更确定的影响的注意力,而全球变暖已经够糟糕的了。但我认为,这些极端风险是我们需要考虑的整体情况的一部分,以便做出负责任和理性的决定。
上一次,它花了大约1000年的时间才恢复,尽管过去并不是一个直接的类比,因为这次也有大量的二氧化碳强迫——二氧化碳已经比1500万年来的任何时候都高。某种形式的深层翻转循环最终会卷土重来,这是有物理原因的。
有一件事是肯定的:人类不会灭绝。但对于挪威和苏格兰等一些将处于危机之中的国家来说,这些风险将是事关生死存亡的,并引发了一个问题:人们是能继续住在那里,还是大多数人宁愿搬走。
这很难说。这是在更遥远的未来和已经发生的事情之间的权衡。
我们已经越过了许多珊瑚礁的临界点,它们现在正处于全球灭绝的中间。这是非常令人沮丧的,因为现在做任何事情都已经太迟了,尽管海洋生物学家早就警告过这种风险。亚马逊雨林也危险地接近一个临界点。就在我们说话的时候,它正在经历有史以来最严重的干旱。
从长远来看,格陵兰岛和南极洲西部的冰盖会出现临界点。仅从格陵兰岛开始,这将导致全球海平面上升7米,这将使所有主要沿海城市从地图上消失。但这将在许多世纪后才会发生,因为冰盖融化是一个缓慢的过程。
Amoc处于中间时间尺度,因为它在几十年到100年之间展开。
老实说,我对所有这些事情都很担心。所有人的结论都是一样的:这主要是由化石燃料排放和森林砍伐造成的,所以两者都必须停止。我们必须遵守《巴黎协定》,将全球升温幅度限制在1.5摄氏度以内。我不认为谈论我的感受是我的工作,但我确实有两个孩子,我非常担心他们的未来。我有时开玩笑说物理学家没有感情。但即使是物理学家也关心他们的孩子。