南极融水扰乱大西洋环流，对全球气候和天气模式的影响

大西洋经向翻转环流(AMOC)是调节全球气候的最重要洋流之一。AMOC主要受海洋温度和盐度梯度驱动，负责将热带地区的暖水输送到北大西洋，从而影响天气模式、欧洲气候和全球碳循环。然而，最近的一项研究表明，流入南大洋的淡水，特别是来自南极冰盖融水的淡水，正在严重扰乱这一至关重要的海洋环流。

南极冰融化在全球气候中的作用

过去几十年来，南极洲的冰盖融化速度急剧加快。据政府间气候变化专门委员会(IPCC)称，南极冰盖的冰融化导致全球海平面加速上升。冰融化主要来自两种机制：气温升高导致的表面融化和下方海水变暖导致的冰架变薄。

据估计，如果目前的趋势持续下去，到2100年，南极冰盖可能使全球海平面上升3至5米。这是直接冰损失和间接影响的结果，包括冰架不稳定和冰川变薄。与这些过程相关的最重大问题之一是大量淡水涌入南大洋。

随着冰融化，大量淡水流入南大洋，进而影响海水的密度和盐度。淡水的流入降低了盐度，使海水密度降低，并破坏了驱动AMOC的深水团的形成。通常，AMOC是由北大西洋冷而稠密的海水下沉所驱动的。然而，淡水的涌入减缓了这一下沉过程，导致翻转环流减弱甚至停止。

随着更多淡水流入南大洋，可能会显著减缓温暖地表水向北流动的速度。这将减少输送到北纬地区的热量，这有可能导致区域降温，特别是在欧洲和北大西洋地区。此外，AMOC的减缓可能导致一系列气候变化，包括降水模式的变化、热带降雨的变化以及全球天气系统的紊乱。

淡水输送与大西洋经向翻转环流

南极洲淡水流入全球海洋系统涉及复杂的过程，包括冰架融化、冰山崩解和冰川径流。这些过程导致南大洋淡水的积累，从而直接影响海洋盐度梯度。

多项研究强调了海洋淡水输送对AMOC功能的关键作用。淡水输入破坏了蒸发、降水和盐度驱动的密度梯度之间的微妙平衡，而这些是海洋热盐环流的关键驱动因素。北大西洋盐度和密度的降低阻碍了冷而稠密的海水下沉，而冷而稠密的海水下沉对于AMOC的功能至关重要。

在全球持续变暖的情况下，南大洋的淡水输送量将大幅增加。随着这些淡水的积累，相关的海洋密度降低可能会显著降低AMOC的强度。这项研究发现，GFDL CM2.1模型和其他高分辨率气候模型发现，南极融水的稳步增加可能导致AMOC在未来一个世纪明显减弱。

淡水通量影响深水形成过程，减少北大西洋表层海水的下沉。这会带来几个后果，首先是大西洋较暖的水将无法到达更高的纬度地区，其次是AMOC的减弱会影响北大西洋及其周边地区的气候，尤其是依赖AMOC输送的热量来调节气候的北欧。

大气遥相关

除了海洋环流的变化外，南极融水还通过一种称为大气遥相关的现象影响大气。这些遥相关是连接地球偏远地区的大规模大气环流模式。世界某个地区的变化会影响遥远地区的气候和天气模式。

淡水涌入南大洋会改变大气环流，形成反馈回路，进一步加剧AMOC的减弱。有研究研究表明，AMOC强度的降低会导致北大西洋海面温度降低，从而增强急流，导致欧洲和北美等地区出现极端天气事件。相反，南大洋变暖会导致降水模式发生变化，进而影响区域气候。

海洋环流减弱的重大影响之一是降水分布发生变化。随着AMOC减慢，气压和风向的变化会导致降雨位置和强度发生变化，尤其是在热带和亚热带地区。这可能会加剧某些地区的干旱，同时增加其他地区的降雨。

新的研究发现

韩国首尔延世大学不可逆转气候变化研究中心引导的一项新的研究，研究人员利用中等复杂度地球系统模型(EMIC)来模拟南极融水对AMOC的影响，该模型结合了海洋和大气成分，以捕捉两个系统之间的复杂相互作用。

研究发现，南极融水通过降低表面盐度来降低AMOC的强度盐度的降低削弱了密度驱动的循环，南极冰盖的融水通过南大洋输送到北大西洋​​​​​​淡水向北扩散，降低了地表水的盐度和密度​​。由于淡水输入而产生的南大洋冷却效应导致热带辐合带(ITCZ)向北移动，从而导致热带大西洋降水增加，这进一步降低了盐度并削弱了AMOC。

研究还强调了大气遥相关的重要性，这些是跨远距离发生的气候联系，其中一个地区的变化会影响遥远地区的天气模式。具体而言，由于融水导致的AMOC减弱会改变大气压力模式，导致急流转变和区域气候变化。研究表明，AMOC减少的15至50%可能是由于大气遥相关，尤其是通过北热带大西洋的淡化。

对气候变化的影响

南极融水导致的AMOC减弱对区域气候有着深远影响，特别是北大西洋和周边地区。除了欧洲气温下降外，AMOC的减缓还可能导致极端天气事件的频率和强度发生重大变化，例如热浪、风暴和沿海地区的洪水。降水模式的变化可能会影响全球粮食和水安全，以及生态系统和生物多样性的分布。

融水对AMOC的影响因反馈回路而加剧，即海洋环流的变化影响大气过程，进而影响海洋状况。这些反馈机制给气候预测带来了很大的不确定性。然而，越来越多的证据表明，未来AMOC减弱的可能性越来越大，这将对全球气候系统产生重大影响。

思考

需要多少融水才能破坏AMOC的稳定性？大气遥相关在AMOC对南极融水的响应中起什么作用？短期与长期融水动态如何影响AMOC稳定性？

参考文献：Soon-Il An, Jun-Young Moon, Henk A. Dijkstra, Young-Min Yang & Hajoon Song ，Antarctic meltwater reduces the Atlantic meridional overturning circulation through oceanic freshwater transport and atmospheric teleconnections.  Communications Earth & Environment volume 5, Article number: 490 (2024) ，doi.s43247-024-01670-7

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