極端氣候頻發(fā)，是洋流惹的禍？

氣溫升高的地球

2024年6月，世界氣象組織發(fā)布的《全球年度至十年氣候最新通報(bào)（2024—2028）》指出，我們正日益逼近《巴黎協(xié)定》所設(shè)定的氣候變化風(fēng)險(xiǎn)閾值的上限。這份最新通報(bào)預(yù)計(jì)，2024年至2028年期間，每年全球近地表平均溫度將比1850年至1900年的基線高出1.1°C至1.9°C；未來5年中至少有一年創(chuàng)下新的溫度紀(jì)錄的概率達(dá)86%。在2024年至2028年期間，全球近地表平均溫度比工業(yè)化前高出1.5°C的可能性為47%；而在2023年的通報(bào)中，這一可能性為32%。

此外，根據(jù)《歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心對(duì)1950年1月至今全球氣候的第五代大氣再分析數(shù)據(jù)集》的表述， 2023年6月至2024年5月全球年平均氣溫為有記錄以來最高，比工業(yè)化前的1850年至1900年的平均值高1.63°C。

世界氣象組織副秘書長(zhǎng)柯·巴雷特指出：“這些統(tǒng)計(jì)數(shù)字背后隱藏著一個(gè)嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)，那就是我們遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離了實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》所設(shè)目標(biāo)的軌道?！备訕O端的天氣將導(dǎo)致數(shù)萬億美元的經(jīng)濟(jì)損失，并給數(shù)百萬人的生命造成威脅，環(huán)境和生物多樣性也將受到嚴(yán)重?fù)p害。他強(qiáng)調(diào)，必須緊急采取更多減少溫室氣體排放的措施，否則將付出越來越沉重的代價(jià)。

根據(jù)歐盟氣候監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)——哥白尼氣候變化服務(wù)局2024年7月8日發(fā)布的最新月度公報(bào)，自2023年6月以來連續(xù)13個(gè)月，全球氣候比以往同期更為炎熱。最新數(shù)據(jù)表明，2024年極有可能會(huì)超過2023年，成為有記錄以來最熱的一年，因?yàn)槿祟愒斐傻臍夂蜃兓投驙柲嶂Z等自然現(xiàn)象，都在將2024年的氣溫進(jìn)一步推向歷史最高。

被突破的“氣候臨界點(diǎn)”

《自然》雜志曾經(jīng)刊登過一篇論文，文中提到了一個(gè)詞語——“氣候臨界點(diǎn)”，它代表著地球生態(tài)穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。所謂“氣候臨界點(diǎn)”，即科學(xué)家所稱的“氣候引爆點(diǎn)”，指全球升溫超過某一個(gè)溫度閾值時(shí)，導(dǎo)致氣候系統(tǒng)發(fā)生不可阻擋的變化，即使全球變暖結(jié)束也不可逆轉(zhuǎn)。

對(duì)于這個(gè)“臨界點(diǎn)”，2018年諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)得主威廉·諾德豪斯曾做過這樣的比喻：水面上漂浮的獨(dú)木舟，開始傾斜進(jìn)水的時(shí)候尚能保持平衡，但當(dāng)傾斜達(dá)到一定程度時(shí)，它就會(huì)傾覆。造成獨(dú)木舟傾覆這個(gè)不可逆后果的傾斜角就是“臨界點(diǎn)”。同樣的道理，“氣候臨界點(diǎn)”就是氣候變化中的突變點(diǎn)，一旦跨過這個(gè)突變點(diǎn)，就會(huì)導(dǎo)致不可收拾的后果。

近年來，對(duì)全球具體有多少個(gè)災(zāi)難性“氣候臨界點(diǎn)”的科學(xué)認(rèn)知不斷發(fā)展。在2008年前后，科學(xué)家認(rèn)為可能有14個(gè)，到2018年前后確定有15個(gè)。2022年9月9日，《科學(xué)》雜志發(fā)表了一項(xiàng)重磅研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)地球一共有16個(gè)“氣候臨界點(diǎn)” ，并且它們相互之間會(huì)產(chǎn)生級(jí)聯(lián)效應(yīng)，導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的巨大災(zāi)難發(fā)生。

這項(xiàng)研究由波茨坦氣候影響研究所及英國(guó)?？巳卮髮W(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)完成。他們?cè)u(píng)估了2008年以來的200多項(xiàng)研究，發(fā)現(xiàn)了16個(gè)“氣候臨界點(diǎn)”的證據(jù)，其中9個(gè)已經(jīng)被突破，占到了一半以上。這９個(gè)分別是北極海水面積不斷縮小、格陵蘭冰蓋加速流失、北方針葉林頻繁火災(zāi)與蟲害、永久凍土不斷融化、“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”不斷減弱、亞馬孫雨林頻繁性干旱、暖水珊瑚大規(guī)模死亡、西南極冰蓋加速流失和東南極威爾克斯冰下盆地加速流失。每突破一個(gè)“氣候臨界點(diǎn)”，就意味著地球的生態(tài)系統(tǒng)離崩潰近一天。

一項(xiàng)最新研究顯示，受氣候危機(jī)影響，格陵蘭冰蓋的融化速度驚人，比之前的預(yù)測(cè)快20%?？茖W(xué)家通過分析衛(wèi)星數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在2002年4月到2021年8月這將近20年的時(shí)間里，累計(jì)有4.7萬億噸冰川融化。衛(wèi)星圖像顯示，格陵蘭島上冰蓋的融化主要是從邊緣處開始的。隨著時(shí)間的流逝，冰蓋會(huì)變得越來越薄，面積也會(huì)越來越小。

暖水珊瑚生活在溫暖的淺水里，一般分布在溫度高于20°C的赤道及其附近的熱帶、亞熱帶地區(qū)。雖然淺水只覆蓋了不到2%的海底，卻是近四分之一的海洋物種賴以生存的家園。全球變暖是造成暖水珊瑚死亡的主要原因之一，一旦水溫超過一定的閾值，暖水珊瑚就會(huì)進(jìn)入脆弱的狀態(tài)。此外，全球變暖導(dǎo)致的海洋酸化會(huì)破壞珊瑚的骨架結(jié)構(gòu)?？茖W(xué)家預(yù)測(cè)，再過7年，全球海洋中接近六成的暖水珊瑚將會(huì)消失不見。

“氣候臨界點(diǎn)”具有不可逆性。一旦“氣候臨界點(diǎn)”被全部突破，僅憑系統(tǒng)內(nèi)部過程本身，就能快速產(chǎn)生劇烈的變化，系統(tǒng)將無法恢復(fù)至原來的穩(wěn)定狀態(tài)。這就如同往山頂推石頭，越過山頂，石頭就會(huì)急速墜落，擋都擋不住。并且，我們目前難以預(yù)測(cè)哪個(gè)“氣候臨界點(diǎn)”會(huì)被突破，就像“泰坦尼克號(hào)”巨輪航行在黑夜里的浮冰區(qū)一樣，明知道前面有浮冰，卻無法精確判斷其位置，等人們發(fā)現(xiàn)浮冰時(shí)，巨輪已經(jīng)剎不住車，也拐不了彎。

“氣候臨界點(diǎn)”被突破，具有全球性和區(qū)域性影響，會(huì)帶來毀滅性的氣候影響。以俄羅斯、加拿大、北歐等地區(qū)的永久凍土為例，它們封存了大量的甲烷和二氧化碳，甲烷產(chǎn)生溫室效應(yīng)的能力大約是二氧化碳的25倍。一旦地球溫度升高，導(dǎo)致寒冷地區(qū)的凍土融化，就會(huì)使這些甲烷被釋放進(jìn)入大氣，引起更強(qiáng)烈的溫室效應(yīng)。

經(jīng)歷熱浪的海洋

氣候系統(tǒng)的五大圈層包括大氣圈、水圈、巖石圈、冰雪圈和生物圈。這些圈層相互作用，共同影響地球的氣候系統(tǒng)。

作為地球水圈的最重要的組成部分，海洋同氣候系統(tǒng)各圈層之間存在著相互依存、相互作用的關(guān)系，是維持地球表面的環(huán)境和生命特征的一個(gè)基本環(huán)節(jié)。海洋的溫度、化學(xué)成分變化、水流和生命驅(qū)動(dòng)著全球生態(tài)系統(tǒng)，是影響全球天氣和氣候的主要因子。

海洋吸收了到達(dá)地球的大部分太陽(yáng)輻射能量，而赤道接收的太陽(yáng)能遠(yuǎn)多于兩極。經(jīng)度和緯度方向上的大規(guī)模洋流，實(shí)現(xiàn)了這些熱量的全球循環(huán)。大洋中的洋流規(guī)模非常大，最大的洋流有幾百千米寬、上千千米長(zhǎng)、數(shù)百米深。一些洋流能夠?qū)崃繑y帶到數(shù)千千米之外，同時(shí)把大部分熱量返還給大氣層。

大洋環(huán)流主要分為風(fēng)生環(huán)流和熱鹽環(huán)流兩類。其中，風(fēng)生環(huán)流就是中學(xué)地理應(yīng)掌握的知識(shí)點(diǎn)——“風(fēng)生海流”。風(fēng)吹過海面時(shí)，風(fēng)對(duì)海面的摩擦力，以及風(fēng)對(duì)海浪迎風(fēng)面施加的壓力，迫使海水流動(dòng)。但由于海水的黏滯性對(duì)動(dòng)量的消耗，這種流動(dòng)隨海水的深度增加而減弱，通常只影響到海洋表面以下400米深處。

熱鹽環(huán)流是由密度梯度（密度差異）驅(qū)動(dòng)的深層環(huán)流。海水的密度由溫度和鹽度決定，溫度越低，鹽度越大，則密度越大。當(dāng)海面受熱不均勻，或者蒸發(fā)、降水不均勻時(shí)，海水的溫度和鹽度就會(huì)發(fā)生改變，進(jìn)而造成海水密度差，引起全球尺度的深海流動(dòng)。比如，海水表面低溫高鹽的水團(tuán)會(huì)因?yàn)槊芏却蠖鲁痢?/p>

熱鹽環(huán)流也被稱作“大洋環(huán)流傳輸帶”，控制著全球大洋約90%的水體，是調(diào)節(jié)全球氣候系統(tǒng)的關(guān)鍵紐帶。大尺度的海洋環(huán)流是地球物質(zhì)和能量再分配的主要方式：高緯度地區(qū)冰冷且含鹽量高的海水流向低緯度地區(qū)，低緯度的高溫洋流則向高緯度流動(dòng)。

隨著人類活動(dòng)的加劇，人為排放的溫室氣體隨之增加，海水溫度近幾十年來持續(xù)攀升。1993年至2022年間，全球平均海面溫度每10年上升約0.42℃。但從2023年3月開始，海面溫度在短短5個(gè)月內(nèi)攀升了約0.28℃。2024年6月，聯(lián)合國(guó)教科文組織報(bào)告聲稱，全球海洋的變暖速度20年間已增加了一倍。越來越多的證據(jù)表明，極端氣候正在對(duì)海洋及其生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重的破壞，將海洋推到了災(zāi)難的邊緣。

流速減緩的“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”

作為全球熱鹽環(huán)流的一部分，大西洋洋流系統(tǒng)是大洋環(huán)流傳輸帶的重要組成部分。它的學(xué)名是“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”，其中的“經(jīng)向”指南北方向。它是地球氣候的一個(gè)重要調(diào)節(jié)系統(tǒng)，將表層的溫暖海水、熱量、鹽分、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等從赤道附近運(yùn)往高緯度地區(qū)，向北傳送到北大西洋。溫暖的海水從熱帶區(qū)域流向北大西洋的過程中，遇到北大西洋的低溫氣候和冷水域時(shí)冷卻。冷卻后含有更多鹽分的海水下沉至海底，形成深海鹽池。隨后，這部分富含鹽分的海水從深?；亓髦脸嗟赖貐^(qū)，從而調(diào)節(jié)全球氣候系統(tǒng)模式。

“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”是維持地球氣候穩(wěn)定不可缺少的一部分，有助于分配能量和熱量，并調(diào)節(jié)全球變暖的影響。得益于此，歐洲每年1月的平均氣溫要比同緯度的亞洲與北美洲的東海岸高出15～20°C。西班牙維哥大學(xué)物理海洋學(xué)研究小組的組長(zhǎng)加布里埃爾·羅松在接受媒體采訪時(shí)表示，“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”的過程決定了歐洲的宜居性，因?yàn)椤八虼髿忉尫糯罅繜崃浚贡睔W的冬天相對(duì)溫和”。

然而，目前“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”正處于1000多年來最疲軟的狀態(tài)，已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)減緩的過程。這可能直接導(dǎo)致幾十年后，“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”達(dá)到一個(gè)“不歸點(diǎn)”。荷蘭烏得勒支大學(xué)的一篇論文指出，格陵蘭島冰川的融化是導(dǎo)致“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”流速減緩的原因之一。 “大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”是一個(gè)復(fù)雜的洋流系統(tǒng)，其運(yùn)作方式類似于一條巨大的全球傳送帶。它把溫暖的海水從熱帶區(qū)域輸送往北大西洋，這些海水在北大西洋冷卻，從而變得富含鹽分并沉入海洋深處，然后向南擴(kuò)散。多年以來，氣候危機(jī)加劇造成了決定洋流強(qiáng)度的溫度和含鹽量的平衡被打破。這種狀況之前曾在地球上出現(xiàn)過。早在1.2萬多年前，冰川迅速融化導(dǎo)致“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”停止運(yùn)作，從而造成北半球氣溫在10年內(nèi)出現(xiàn)了10～15℃的巨幅波動(dòng)。

2023年7月25日，丹麥哥本哈根大學(xué)的物理學(xué)家彼得·迪特萊夫森和統(tǒng)計(jì)學(xué)家蘇珊妮·迪特萊夫森在《自然》雜志上發(fā)布了一項(xiàng)最新研究，指出到2100年，“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”的速度可能會(huì)減緩高達(dá)42%。模擬的最壞情況甚至表明，它可能在21世紀(jì)中葉或2025年后的任意時(shí)間崩潰，可能在2300年前就會(huì)完全停止流動(dòng)。

迪特萊夫森表示，36個(gè)地球系統(tǒng)模型在一系列氣候情景下的預(yù)測(cè)分析表明，不受控制的全球變暖可能會(huì)導(dǎo)致“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”完全停止流動(dòng)，或?qū)a(chǎn)生一系列連鎖反應(yīng)，包括推高海平面、改變?nèi)驓夂?、使海洋生物缺乏營(yíng)養(yǎng)來源等。這將是一場(chǎng)氣候?yàn)?zāi)難，其規(guī)模類似于陸地上的冰原完全融化。

不過，這一結(jié)論與政府間氣候變化專門委員會(huì)的最新報(bào)告相矛盾。該組織最近一次的評(píng)估認(rèn)為，“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”不太可能在21世紀(jì)完全崩潰。一些科學(xué)家表示，“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”崩潰的臨界點(diǎn)是不確定的，截至目前，對(duì)洋流的測(cè)量幾乎沒有顯示出這種趨勢(shì)或變化。

德國(guó)波茨坦氣候影響研究所的氣候科學(xué)家史蒂芬·拉姆斯托夫評(píng)論道，雖然存在科學(xué)分歧，但多項(xiàng)研究都得出相似的結(jié)論，即雖然“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流” 何時(shí)崩潰存在很大的不確定性，但一旦發(fā)生將開啟地球新的小冰期時(shí)代，對(duì)人類造成不可逆的影響。例如，若北大西洋冬季的平均表面溫度在10年內(nèi)降低 2°C 至3°C，歐洲每年的風(fēng)暴將增加，冬季平均氣溫將隨著北大西洋降溫而下降；美國(guó)的波士頓和紐約等城市海平面升高，美國(guó)東海岸沿線將出現(xiàn)更猛烈的風(fēng)暴和颶風(fēng)；生活在印度、南美和西非的數(shù)十億人賴以為生的降雨將會(huì)中斷，不僅農(nóng)業(yè)可能崩潰，而且土地可能向干旱荒漠化轉(zhuǎn)變；亞馬孫雨林將面臨更大的危險(xiǎn)，南極冰蓋的融化會(huì)加快。

著名的科幻災(zāi)難片《后天》講述的就是這樣一個(gè)故事：由于全球變暖，“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”突然崩潰，鄰近北大西洋中高緯度的歐洲和北美地區(qū)被冰河包圍。雖然電影情節(jié)有很多夸大的成分，但是，在地質(zhì)歷史時(shí)期，“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”的崩潰確實(shí)曾導(dǎo)致《后天》中所描繪的環(huán)境巨變。那是在約1.2萬年前，地球正處于暖期，“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”突然減弱，大洋環(huán)流傳輸帶關(guān)閉，全球變暖中斷造成氣溫陡降，期間全球平均氣溫整體下降了約6°C。這次全球性的極端寒冷事件持續(xù)了約1200年，被后人稱為“新仙女木”事件——原本只能在極地生長(zhǎng)的仙女木花，在突然變冷的歐洲大陸上競(jìng)相開放，說明在該時(shí)段歐洲也曾經(jīng)像北極一樣寒冷。

研究發(fā)現(xiàn)，“大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流”并不是唯一受到氣候危機(jī)破壞的系統(tǒng)。2022年發(fā)表在《自然》雜志上的研究發(fā)現(xiàn)，著名的“東澳大利亞洋流”的溫度上升影響了沿海地區(qū)的氣溫，出現(xiàn)了極端溫暖的時(shí)期，正在改變著那里的氣候和物種的棲息地。

不久前發(fā)表在《自然》雜志上的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，近幾十年來，“南極繞極流”的速度在加快。它是自西向東橫貫太平洋、大西洋和印度洋的全球性環(huán)流，也是世界上唯一一個(gè)和地球上所有其他洋流都有關(guān)聯(lián)的最強(qiáng)大、最重要的洋流。在過去40年里，南極海洋上空的風(fēng)力增強(qiáng)了40%。因此，南極大陸架的移動(dòng)速度加快，沿岸環(huán)流相互作用形成的旋渦將溫暖的海水帶向南極冰架，加劇了對(duì)冰川的侵蝕。