北大西洋表面加速变暖及其对大西洋数十年变化的影响

北大西洋正在经历快速变化，特别是海面温度 (SST) 正在加速上升。这种变暖正在显著改变大西洋多年代际变率 (AMV)，这是北大西洋海面温度十年波动的一个显著模式。了解这种变化的动态对于预测未来的气候情景至关重要，因为 AMV 对区域和全球气候有着深远的影响，影响从风暴模式到海洋生态系统健康的一切。

了解大西洋多年代际变率 (AMV)

大西洋多年代际变率 (AMV) 是指整个北大西洋海面温度 (SST) 的自然、多年代际振荡。这些振荡的特点是 SST 异常温暖（正相）和寒冷（负相）的时期，通常持续数十年。AMV 通常与大气环流的变化有关，例如急流的变化，并影响整个北大西洋及其他地区的天气模式，例如降水和温度。虽然 AMV 是一种自然现象，但人们越来越担心人类引起的气候变化如何改变这种变化，特别是在北大西洋加速变暖的背景下。

AMV 对区域和全球气候系统都有着深远的影响。在正相中，北大西洋的海表温度升高与大西洋飓风活动的增强有关，并可能影响北极、欧洲和北美的天气模式。相反，在负相中，海表温度降低与北大西洋的气温降低以及欧洲和北美部分地区的气候干燥有关。AMV 还在大西洋经向翻转环流 (AMOC) 的调节中发挥着至关重要的作用，而大西洋经向翻转环流是全球热盐环流的核心，影响着全球气候模式。

北大西洋表面加速变暖

北大西洋表面温度正在以前所未有的速度变暖，尤其是与 AMV 的历史变化相比。北大西洋的 SST 表现出加速变暖，特别是在亚极地地区，这是形成驱动 AMOC 的深水团的关键区域。这种加速与自然变化和人为气候变化有关，后者在过去几十年中发挥着越来越重要的作用。这种变暖不仅更加强烈，而且似乎更加持久，引发了人们对其对 AMV 动力学和全球气候系统的长期影响的担忧。

推动这种加速变暖的机制非常复杂，涉及海洋和大气中的多种过程。海洋热输送在北大西洋的热量分布中起着关键作用。墨西哥湾流是一种主要的洋流，被认为是将热量从热带地区转移到高纬度地区的关键因素。这种环流的变化可能对北大西洋的变暖速度产生深远影响。此外，一些气候模型表明，AMOC 的减弱可能会降低热传递效率，从而导致 SST 模式发生变化。

大气变化也加剧了这种加速变暖。例如，北极放大效应（北极变暖速度比地球其他地区更快）改变了大气环流模式，导致北大西洋风暴路径和降水模式发生变化。飓风和热浪等极端天气事件发生频率的增加与 AMV 的变化及其与全球气候系统的相互作用有关。

由于加速变暖导致的 AMV 性质变化

关于北大西洋加速变暖的最重要担忧之一是 AMV 可能转变为更持久的暖相。传统上，AMV 会在几十年内交替出现暖相和冷相，但最近的数据表明，变暖趋势可能会压倒这些自然波动，从而可能将 AMV 锁定在长期的正相中。这种转变可能对区域和全球气候产生严重影响。

北大西洋变暖与飓风的强度和频率增加有关，尤其是在大西洋盆地。新的研究表明，在 AMV 的正相期间，海表温度较高，这为风暴系统提供了更多能量。这可能意味着加勒比海和美国东南部飓风的频率和严重程度会增加，并对人类社会、经济和生态系统产生连锁影响。

此外，北大西洋温度升高可能会加剧北极的变暖趋势，导致冰雪进一步融化和海平面上升。由于北极变暖速度快于世界其他地区，全球天气模式（如急流和风暴系统）可能会受到严重影响，北半球的温度波动将更加剧烈。

AMOC 对热量分配和气候调节至关重要，也可能受到北大西洋加速变暖的影响。地表水变暖可能会削弱密度驱动的翻转环流，破坏调节全球气候模式的热盐环流。一些气候模型表明，AMOC 的减弱可能导致北大西洋的热量输送减少，这可能会在长期内使该地区变冷，即使地表温度继续上升。

此外，AMOC 的变化可能会对墨西哥湾流产生连锁效应，墨西哥湾流负责将暖水从热带输送到北大西洋。任何对该洋流的干扰都可能导致欧洲和北美的天气模式发生变化，尤其是在温度和降水方面。

新的研究发现

一项新的研究结合观察和气候模拟得出了这些结论​​​​ 他们分析了历史海面温度数据，并进行了多模型集合气候模拟，以了解加速变暖对AMV的影响。

研究证实，北大西洋海面温度 (SST) 的上升速度比前几十年快得多。这种加速变暖与自然变化和人为气候变化有关。研究表明，这意味着大西洋多年代际变率对 21 世纪北大西洋海面温度异常的贡献比以前认为的要小。这种快速变暖不仅比 AMV 以前的暖期更为极端，而且还改变了该地区典型的十年至数十年的 SST 振荡周期。

现实气候模拟对大西洋多年代际变率的未来预测约束不足，但到 21 世纪中叶，大西洋多年代际变率最有可能进入中性阶段。在模拟中，大西洋多年代际变率不太可能出现的寒冷阶段的缓解作用被快速的北大西洋表面变暖所抵消，据预测，这种变暖将在未来几十年持续，与排放情景无关。因此，预计北大西洋表面持续变暖将在不久的将来继续。

研究表明，AMV即将出现的寒冷阶段的缓解效应被北大西洋表面的快速变暖所抵消，无论排放情景如何，预计未来几十年内北大西洋表面变暖仍将持续。

这一发现具有重大的全球意义，因为北大西洋的气候系统影响着世界上许多其他地区。例如，AMV 与北极气候动态、飓风强度甚至全球温度分布有关。这项研究强调了需要综合的跨区域气候模型来更好地预测这些变化将如何影响更广泛的气候系统。

对全球气候和区域天气模式的影响

受北大西洋加速变暖影响，AMV 持续变化预计将对区域气候产生重大影响。极端天气事件（包括热浪、洪水和强风暴）发生频率的增加已在全球许多地区显现。AMV 不仅影响北大西洋地区，还影响西太平洋和北极等遥远地区。

• 北极放大效应：北大西洋变暖可加剧北极放大效应，北极变暖速度高于全球平均水平。部分原因是海冰消融，导致反照率降低，海洋吸收更多太阳辐射。整个北半球都能感受到北极变暖的影响，天气模式和急流也发生改变。
• 欧洲和北美天气：在 AMV 的正相位中，海表温度升高与北欧更潮湿的天气和地中海地区更干燥的天气有关。此外，大西洋盆地飓风强度的增加对加勒比海、美国东南部及其他地区的沿海社区产生了影响。

极端天气事件增多的可能性，以及洋流和大气环流的变化，意味着 AMV 变化的影响将在全球范围内显现。北大西洋海表温度和 AMV 模式的持续变化可能会显著改变全球天气，对全球农业、基础设施和生态系统产生影响。例如，降水和气温模式的变化可能会影响农作物产量和水资源，从而给粮食安全和区域稳定带来更大挑战。

此外，AMOC 的减弱与 AMV 和全球气候调节都有关，这可能会对全球海洋环流产生连锁反应，可能改变季风模式并影响全球热量分布。

思考

导致北大西洋表面加速变暖的主要机制是什么？加速变暖如何改变大西洋多年代际变率（AMV）的相位和幅度？AMV 变化加速对全球气候系统有何影响？持续的气候变化将如何影响AMV的自然变化？

参考文献：Davide Zanchettin & Angelo Rubino ，Accelerated North Atlantic surface warming reshapes the Atlantic Multidecadal Variability.  Communications Earth & Environment volume 5, Article number: 639 (2024) ，doi.s43247-024-01804-x

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