Present-day ocean circulation constrains divergent overturning futures
这项研究表明，尽管强劲的现今南大洋上升流意味着在大气中度排放情景下，大西洋经向翻转环流不太可能发生极端减弱，但全球翻转环流仍面临显著重组的脆弱性，包括到2100年印太翻转可能发生逆转。
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海洋并非一个静态的水体，而是一个巨大的、缓慢移动的传送带，在全球范围内循环着热量、养分和碳。在大西洋，这一系统的核心部分被称为大西洋经向翻转环流（AMOC），它将暖流向北输送，并将冷流向南输送。科学家们早已知晓，随着全球变暖，这条洋流正在减速，人们担心它可能会因过度减弱而导致功能完全停止。这种崩溃将产生严重的后果，可能导致西北欧地区出现快速降温，并扰乱全球海洋生态系统。然而，准确预测这条洋流会变得多弱，或者它是否会跨越一个无法回头的临界点，一直是气候科学中最具挑战性的难题之一。不同的计算机模型给出了相互矛盾的答案：一些模型认为在本世纪内可能发生完全停滞，而另一些则认为该系统更具韧性。
由英国气象局和埃克塞特大学研究人员开展的一项新研究，通过观察海洋的现状，为理清这些相互矛盾的预测提供了一种方法。研究团队将重点放在了深层海水返回表面的路径上——这一过程对于维持传送带的运转至关重要。他们发现，南极绕极流（即围绕南极洲的巨大水体）中的上升流强度，是预测大西洋洋流未来的一个强力指标。通过分析现实世界的海洋数据并将其与数十个气候模型进行对比，研究人员发现，当今的海洋已经显示出韧性的迹象。目前的南极上升流强度足以表明，在大规模全球变暖的情况下，大西洋洋流不太可能崩溃成极度微弱的状态。这一发现挑战了近期一些认为临界点可能在世纪中叶被跨越的警示性预测，表明虽然该系统会发生变化，但发生完全停滞的可能性比此前担忧的要低。
研究人员并未孤立地观察大西洋，而是考察了整个全球系统。他们意识到，海洋的回归路径是相互关联的。当深层海水在大西洋北部下沉时，它最终必须在其他地方升回表面以完成循环。在许多气候模型中，这种返回旅程通过两条主要路径进行：一条经过印度-太平洋，另一条经过南极海洋。研究表明，目前南极海洋路径的强度决定了一个模型预测大西洋洋流发生灾难性故障的可能性。那些显示出当前南极上升流较强的模型，其预测的大西洋洋流即使在极端加热的情况下也能保持稳定。相反，那些具有较弱南极上升流的模型，则会预测洋流崩溃。
当团队将他们的发现应用于对现代海洋的实际观测时，结果非常明确。现实海洋的南极上升流强度约为 14.3 斯韦德鲁普（Sverdrups，一种体积流量单位，等于每秒一百万立方米）。这一观测到的强度高于那些预测崩溃的模型所呈现的平均水平。由于现实海洋更接近“强”的一端，研究表明，那些预测大西洋洋流会极度减弱的模型可能过于悲观了。在温和的排放情景下（即全球变暖控制在一定限度内），大西洋洋流预计会减弱，但不会达到崩溃的程度。因此，伴随这种崩溃而来的大西洋大规模降温的可能性比以往某些研究所暗示的要低。
然而，这项研究也发出了一个至关重要的警告：避免完全崩溃并不意味着海洋不会发生改变。虽然大西洋洋流可能比担心的那样稳定，但全球循环仍正在经历一场重大的重组。研究人员发现，通过印度-太平洋的回归路径目前非常微弱，仅为约 3.0 斯韦德鲁普。这种微弱使得系统极易受到另一种变化的影响：即印度-太平洋循环的反转。在许多模型中，这种反转甚至在低排放情景下就会发生，且远早于大西洋洋流达到临界点。当这种反转发生时，它会重新引导流向，改变全球热量和养分的分布方式。
这种重组与大西洋洋流的崩溃是截然不同的风险。研究指出，由于现实中的印度-太平洋路径较弱，我们的海洋实际上非常容易受到这种转变的影响。即便大西洋洋流本身保持功能正常，这种变化也可能对海洋化学性质和海洋生物产生深远影响。该研究强调，海洋是一个复杂且相互关联的机器，其中一部分的稳定性并不保证另一部分的稳定性。南极海洋的现状充当了抵御大西洋最坏情况的盾牌，但印度-太平洋路径的薄弱则使全球系统面临显著重构的风险。
作者通过在大量的气候模型上训练计算机算法得出这些结论，教导算法识别海洋现状与其未来行为之间的模式。随后，他们利用 2005 年至 2024 年间收集的现实世界数据对这些模式进行了测试。观测数据与更稳定的模型之间的一致性，使研究人员对其评估充满信心。虽然他们承认极端的变暖情景仍可能克服这种自然韧性，但他们的工作提供了一个更务实的视角。这表明，海洋当前的强度是比最极端的模型预测更可靠的未来指南。大西洋洋流可能会减弱，但证据指向一个未来：即即便海洋的其他部分在变暖的世界中发生位移和适应，大西洋洋流仍将作为全球气候系统中功能完备的一部分继续运作。
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