研究人员揭开北大西洋“冷斑”之谜
全球气温持续上升之际,格陵兰岛南部大西洋的一片区域正经历着异常的降温。这片区域通常被称为“冷斑”,与大西洋经向翻转环流(AMOC)这一主要洋流系统的减弱有关,而AMOC在调节地球气候方面发挥着至关重要的作用。
北大西洋冷斑是指北大西洋的一片海域,NASA的模型显示,它是地球上少数几个正在变冷的地区之一。图片来源:NASA
宾夕法尼亚州立大学领导的研究小组发现,AMOC 的减弱会对海洋和大气产生影响。他们的研究结果表明,这两种因素对这一寒冷地区持续存在的贡献大致相同。
该研究最近发表在《科学进展》杂志上杂志上。
“在过去的一个世纪里,地球大部分地区都在变暖,而北大西洋近极地区域却一直在持续降温,”宾夕法尼亚州立大学气象与大气科学系助理研究员、该研究的合著者张鹏飞说道。“我们的发现有助于解释这种所谓的冷斑存在的原因,并揭示未来洋流变化将如何影响气候系统。”
虽然早期研究主要集中在洋流将暖水输送到北大西洋的作用上,但宾夕法尼亚州立大学的研究团队强调了另一个关键因素。他们发现,随着海洋温度下降,上方的大气也会变得更冷、更干燥。科学家们表示,这种大气条件的变化可能会进一步加剧寒潮。
“我们分析了最先进的气候模型,量化了AMOC对冷斑影响的两种途径,”宾夕法尼亚州立大学研究生、该研究的主要作者范一飞说道。“我们发现,大气的贡献与海洋运输本身的贡献相当,这是以前从未发现过的。”
AMOC将温暖的咸水从热带带到北大西洋,在那里,海水温度降低,密度增大,最终下沉。科学家们表示,就像海洋传送带一样,较冷的深层海水向南移动,而温暖的表层海水则向北移动。
但格陵兰冰盖融化导致过多的淡水流入海洋,稀释了咸咸的海水,使其密度降低、下沉能力下降,从而有可能削弱传送带。
“传统观点认为,随着这种大规模环流减弱,海洋热量输送将会减少,北极高纬度地区将会变冷,”范教授说道。“但我们发现,这并不是AMOC产生影响的唯一途径。另一个潜在的贡献在于冷团如何影响大气,特别是大气与海洋之间的耦合。”
较低的海洋表面温度可以减少大气中的蒸发和水分。这意味着,例如,水蒸气(一种可以吸收地球表面辐射热量的温室气体)会减少。
“简单地说,降低温室效应会反馈到地表,放大先前存在的冷异常,”范教授说。“从更长的时间尺度来看,这种反馈会使冷异常更加持久。”
研究人员分析了多个先进的全球气候模型的模拟结果,以探究AMOC与冷斑之间的物理联系。他们使用了一种名为“部分温度分解框架”的诊断工具,该框架能够分解对温度的不同影响。
科学家表示,这种方法认为大气反馈比以前认识到的更为重要。
“通常,人们思考这个冷斑出现的原因时,很自然、很直观的想法是寻找海洋的影响,”宾夕法尼亚州立大学气象学和大气科学助理教授、该研究的合著者、范的导师李来芳说道。“我们提出一个问题:为什么AMOC不能通过其他过程影响这个冷斑?我认为这是这项研究的一个哲学创新。”
科学家表示,更好地了解这个独特的冷斑区域非常重要,因为它可能会对气候产生影响。
李也是宾夕法尼亚州立大学计算与数据科学研究所的联合研究员,他表示:“冷团会扰乱大气急流和风暴活动,因此会对北美和欧洲的极端天气事件产生影响。”
科学家们表示,他们的研究结果基于气候模型,这些模型能够很好地(但并非完美地)反映现实世界。未来需要开展研究,以确认这两种途径对冷斑的贡献程度。
编译自/scitechdaily