海洋传送带的变化预示着气候将在四个世纪后发生突变

　　海洋＂传送带＂的变化预示着气候将在四个世纪后发生突变
　　在大西洋，一条巨大的＂传送带＂将热带地区的温暖海水带到北大西洋，在北大西洋，海水冷却并下沉，然后再回到南方的深海中。这种环流模式在全球气候中扮演着重要角色，调节着北极、欧洲和世界各地的天气模式。越来越多的证据表明，这个系统正在放缓，一些科学家担心，它可能会产生重大影响，比如导致欧洲气温骤降，美国东海岸海水变暖，潜在地损害渔业，加剧飓风。(要想夸大潜在的影响，可以看看2004年的电影《后天》(the Day After Tomorrow)。)
　　一项新研究揭示了，如果系统继续变弱，这些变化会以多快的速度生效。这项研究是第一次精确地确定过去海洋输送带的变化与主要气候变化之间的时间差。研究小组研究了洋流模式的一个关键部分，即大西洋经向翻转环流(AMOC)。他们把注意力集中在从北大西洋表面到海底的水域。他们证实，AMOC在13000年前的一次大寒潮前约400年开始减弱，在11000年前突然变暖前约400年开始再次加强。
　　到目前为止，很难确定过去海洋传送带的变化是发生在北半球最后一次冰期结束之前还是之后的气候突变。为了克服通常的挑战，研究小组收集了来自挪威海底钻探的沉积物岩心、斯堪的纳维亚半岛南部的湖泊沉积物岩心和格陵兰岛冰芯的数据。
　　科学家们通常依靠放射性碳(碳14)的年代测定来确定沉积物的年龄;测量一块化石中有多少碳，可以揭示出该生物的死亡时间，从而得知周围沉积物的年龄。不过，在海洋沉积物中，这种关系很微妙，因为碳14是在大气中生成的，而碳要经过海洋需要时间。当它到达水柱底部的生物体时，碳14可能已经有几百年或几千年的历史了。因此，研究小组需要一种不同的方法来确定海洋核心沉积物层的年代。
　　这就是为什么他们测量了附近湖泊沉积物核心的碳14含量。古老的湖泊地层中含有腐烂的植物，这些植物直接从大气中吸收碳，因此科学家们可以找出每个湖泊沉积物层的年龄。然后他们使用了一些技术来匹配湖泊沉积物核心层和海洋核心层。冰岛两场很久以前的火山爆发所产生的火山灰层帮助我们理清头绪。这个过程给了研究小组海洋岩心每一层的精确年龄。
　　接下来，他们比较了海洋沉积物的实际年龄和他们从深海碳14测量中读出的年龄;这两者之间的差异让他们估算出大气中的碳到达海底需要多长时间。换句话说，它揭示了这个地区的水下沉的速度有多快，这一过程被称为深水形成，这对保持AMOC的循环至关重要。现在他们有了这个地区海洋环流模式的记录。
　　最后一个难题是分析格陵兰岛的冰芯，研究同一时期的温度和气候变化。冰核中铍-10的测量帮助作者精确地将冰核与碳14记录联系起来，将两组数据放在同一时间轴上。现在他们终于可以比较海洋环流变化和气候变化之间的事件顺序。
　　通过比较这三个核心的数据，我们可以发现，在13000年前，AMOC在地球上最后一次大寒潮(年轻的Dryas)前的那段时间里减弱了。在寒流来袭前约400年，海洋环流开始放缓，但一旦气候开始变化，格陵兰岛的气温迅速下降了约6度。
　　在那次寒流接近尾声时，也出现了类似的模式;在大气开始急剧升温、脱离冰河时代之前约400年，洋流开始加强。一旦冰川消退开始，格陵兰岛就迅速升温——短短几十年间，格陵兰岛的平均气温上升了约8度，导致北大西洋的冰川融化，海冰大幅减少。
　　哥本哈根大学研究古气候的安德斯•斯文森(Anders Svensson)表示:＂这些(400年)的滞后可能远远超出了许多人的预期。＂＂以前的许多研究表明，时间滞后的长度各不相同，但很少有必要的工具来确定足够精确的相位。＂
　　目前还不完全清楚为什么AMOC的变化和北大西洋的气候变化之间会有这么长时间的延迟。此外，很难确定过去的这些模式对地球的未来意味着什么。最近的证据表明，AMOC在150年前开始再次减弱。然而，穆斯基提洛说，目前的情况与上次大不相同;那时的全球温度要低得多，冬季海冰比纽约港向南延伸得更远，海洋结构也会大不相同。此外，过去AMOC的走弱，远比目前的趋势更为明显。
　　尽管如此，德安德里亚说，＂如果AMOC减弱到当时的程度，可能需要数百年的时间，重大气候变化才会真正显现出来。＂Muschitiello补充说:＂很明显，海洋中有一些前体，所以我们应该关注海洋。根据我们的发现，仅仅是AMOC放缓的事实就应该引起关注。＂
　　这项研究还应该有助于改进气候模型背后的物理学原理，该模型通常假定，气候会与AMOC强度变化同时突然发生反应。反过来，该模型的改进可以使气候预测更加准确。正如斯文森所言:＂只要我们不了解过去的气候，就很难约束气候模型，而这些模型是构建现实未来情景所必需的。＂