凛冬将至：变暖或是小冰期的成因

26 N和SST处的低频AMOC之间的多模型均值相关图（12）。编号为1到15的星星表示站点的位置 。

（图片来源：Lapointe et.al.,10.1126/sciadv.abi8230）

小冰期的成因是一个困扰历史气候学、环境史学和地球科学许久的问题。马萨诸塞大学阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）的最新研究显示，其答案是一个悖论——变暖。

小冰期是过去一万年间最冷的时期之一，在此期间北大西洋地区的降温表现得尤为明显。学术界对这段冰期的确切时间线仍存在争议，普遍认为其始于大约600年前。它是欧洲粮食歉收、饥荒和流行病的罪魁祸首，造成了数百万人受灾死亡。这种恶劣气候的产生机制迄今未有定论。然而，最近发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上的一篇新论文为小冰期的成因描绘了最新图景。令人惊讶的是，这次降温似乎是由一段异常温暖的时期引发的。

当论文的主要作者Francois Lapointe（UMass Amherst的博士后研究员和地球科学讲师）和Raymond Bradley（Umass Amherst的地球科学杰出教授）开始仔细检查他们之前所做的3000年间北大西洋海面温度变化的重建结果时（该研究结果发表在2020年的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上）。他们注意到一些令人惊讶的事：从14世纪末的非常温暖的气候条件突转为15世纪初前所未有的寒冷气候条件，只用了仅仅20年。

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利用许多详细的海洋数据记录，Lapointe和Bradley发现，14世纪末有一次非常强烈的暖流北移运动，这一现象在1380年左右达到顶峰。因此，格陵兰岛和北欧海域以南海水变得格外温暖。Lapointe表示，“此前没有人注意到这些。”

通常来说，较暖的海水总是从热带地区流向北极地区。这个著名的过程被称为大西洋经向翻转环流（AMOC），它就像是一个行星传送带。一般来说，来自热带地区的暖水沿着北欧海岸向北流动，当到达高纬度地区遇到较冷的北极海水时，暖流会丧失热量，降低温度并变得更加密集，导致水体下沉至海洋底部，然后，这样形成的深水流沿着北美海岸向南流动，并继续在世界各地循环。但是14世纪末期，AMOC显著增强，这意味着比往常更多的暖流北移，反过来导致了北极海冰的快速消融。在14世纪末到15世纪初的几十年内，大量海冰被冲到北大西洋，致使北大西洋海水温度降低，盐度也被稀释，最终导致AMOC的崩溃。正是这种崩溃引发了之后的大幅降温。

快进到我们的时代：上世纪六十至八十年代间，受格陵兰岛上空大气的持续性高压影响，我们也观察到了一次AMOC的显著增强。在Lapointe和Bradley看来，这与小冰期之前的大气状况相同。那么，是什么引发1380年前后的持续性高压呢？

Lapointe发现，答案藏在树里。一旦研究人员将他们的发现与保存在树木年轮中的放射性碳同位素所揭示的太阳活动的新记录相比较时，就会发现14世纪末期曾有异常强烈的太阳活动记录。这种太阳活动往往会使格陵兰岛上空产生高压。与此同时，这一时期的火山喷发很少，因而空气中的火山灰含量较低。“更干净”的大气层使得地球对太阳活动的变化更加敏感。Lapointe指出，“所以，强烈的太阳活动对北大西洋大气环流的影响极为显著。”

Lapointe和Bradley一直在思考，在全球气候变化的当下，这种突然的降温事件是否会再次发生。他们指出，现有的北极海冰已经因为全球变暖大幅减少，所以类似15世纪初那种涉及海冰输运的事件已经不太可能发生。“但是我们必须密切关注波弗特海（Beaufort Sea，位于阿拉斯加北部）淡水水量的增加，过去20年间，淡水的积累增加了40%。它向次极地北大西洋副极地输送的淡水可能对海洋环流产生强烈影响。”此外，夏季格陵兰岛上空的持续性高压在近十年内已经更加频繁，还和前所未有的冰雪融化紧密联系。“由于气候模式不能可靠地捕捉到这些事件，我们可能低估了未来冰盖的损失。随着流入北大西洋的淡水越来越多，AMOC可能会减弱甚至崩溃。”Lapointe如此说道。作者最终的结论是，需要尽快采取措施以解决这些不确定事件。

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翻译：荣济妍

审校：张楚

引进来源：马萨诸塞大学大学阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）

本文来自：中国数字科技馆