我们距离大西洋的临界点只有 23 年了吗?

2021 年,在宁静的丹麦乡村,气候物理学家 Peter Ditlevsen建造的不仅仅是一栋房子。当他敲钉子、锯木头时,他的脑海里充满了即将发生的全球灾难的想法,相比之下,即使是最轰动的好莱坞灾难片也显得无害。

他关注的重点是什么?大西洋经向翻转环流 (AMOC) 的临界点——没错,这与世界末日电影《后天》中描述的现象相同,电影中出现了超级风暴、气候剧变和冰冻的纽约市。AMOC 是海洋的重要循环系统,是一个庞大的深层和表面流动网络,它不仅在两极之间移动暖水和冷水。它对地球系统至关重要,影响着区域天气、水循环,甚至全球粮食安全。

而现在,它已显露出衰退的迹象。

迪特莱夫森像一个与时间赛跑的人一样,急切地编写了 AMOC 模型,改进了他以前的合作伙伴尼克拉斯·布尔斯 (Niklas Boers)的计算。他将 AMOC 视为一个临界点系统,根据通用的临界规则生成未来情景。当他将水温数据输入他的算法时,迪特莱夫森屏住了呼吸。他可以预测系统何时会临界。

结果让他面对的是一个令人难以置信的接近日期:2057 年。

仅仅 23 年后,我们的世界就可能陷入环境危机。这一发现将给科学界乃至整个社会带来冲击。

地球的脉搏

冰岛西南海岸崎岖不平,伊明格海是北半球风暴最频繁的地区之一。这里正在发生一件奇怪的事情。虽然全球气温稳步上升——两极地区气温上升较多,热带地区气温上升较少——但这片海域几乎没有变暖。事实上,它偶尔会变冷——就像地球热毯上的一个变暖洞。

我们距离大西洋的临界点只有 23 年了吗?
2024 年 8 月 18 日的海面温度异常。格陵兰岛和冰岛之间的伊明格海照常降温。(来源:哥白尼

但这不仅仅是一个奇怪的天气异常现象。因为这个谜团的核心是 AMOC 它是我们星球维持生命的动脉。

在向北的旅程中,AMOC 运送来自热带地区的温暖、咸水。它穿过加勒比海,绕过墨西哥湾(那里的水温可以达到热水浴缸的温度),环绕美国东海岸,然后横穿大西洋,到达格陵兰岛和冰岛的寒冷地区。在那里,当温暖的水遇到冷空气时,就会蒸发,加热大气。剩下的 AMOC 水现在更冷、更咸,密度比周围的水更大。

然后,它倾泻而下,形成一道壮观的隐形瀑布——落差近 3 公里,每秒喷涌 300 万立方米,令任何陆地瀑布都相形见绌。这股冰冷的急流与其他下降的水流汇合,沿着美国东海岸向南流动,沿着海床一直流到南极洲,形成了一个被称为传送带的循环。

我们距离大西洋的临界点只有 23 年了吗?
世界上最大的瀑布位于丹麦海峡下的海洋中。(来源:NOAA

关键点是什么?这股洋流实际上充当了北大西洋的巨大热泵,尽管欧洲位于北纬,却拥有令人惊讶的温和气候。例如:挪威卑尔根冬季相对温暖,1 月份平均气温约为 2°C (36°F)。与此同时,纬度相似的阿拉斯加费尔班克斯经历了严寒,平均气温骤降至 -24°C (-11°F)。

但全球变暖漏洞日益凸显,这是一个危险信号,表明这一宏伟的系统正在动摇。

浪潮之下的大胆假设

就像您的自然步行速度一样,AMOC 的首选流量为 17斯维尔德鲁普(每秒 1700 万立方米)。此速率可能会波动,但通常会随着时间的推移恢复到其首选流量。

然而,当系统接近临界点时,这些波动的特征就会发生变化。曾经可预测的模式变得不稳定,波动幅度大且混乱。这正是 AMOC 正在发生的事情。

几十年前,气候学家华莱士·布勒克就警告我们:气候变化不仅是逐渐发生的,而且是“突飞猛进的”。地球的气候远非稳定之堡,历史上一直处于极端的过山车状态。而现在,我们可能正处于一生中最大的变化之中。

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一旦系统达到临界点,就无法回头了。最近的一份报告直言不讳:气候临界点是“人类面临的最严重威胁之一”。一旦越过临界点,我们就有可能“严重破坏地球的生命支持系统并威胁社会稳定”。

持续的 AMOC 流量测量始于 2004 年,当时在海上安装了监测站。这么短的时间跨度不足以让研究人员完全了解 AMOC 的行为。与大西洋有关的唯一长期数据集是海面温度,它可以提供自 1749 年开始进行初步测量以来 AMOC 强度的“指纹”(主要是温度和盐度)。

科学家们一直在争分夺秒地了解 AMOC 的行为。监测站自 2004 年才开始设立——从地质学角度来看,这只是转瞬即逝的一瞬,无法完全了解 AMOC 的行为。然而,分析数百年的海面温度数据可以提供自 1749 年开始进行初步测量以来 AMOC 强度的“指纹”(主要是温度和盐度)。

因此,研究人员一直在努力解开这个令人困扰的谜团。

一项研究表明,自 20 世纪中叶以来,AMOC 已减弱了 15%。2021 年,Boers 等人在科学界引起了轩然大波,他们认为 AMOC “接近关键转变”。另一份报告随后得出结论,洋流“处于一千多年来最弱的状态”。后果是什么?最新研究表明,我们的气候将发生“深刻的全球性重组” 。

然而,迪特莱夫森对现有的方法和缺乏明确论断感到不满意。因此,在建造丹麦乡间别墅时,他决定回答让气候学家夜不能寐的问题:

距离 AMOC 休息还有多长时间?

2057 年——或者 23 年后

所以,迪特莱夫森的预测模型确定了一个近在咫尺、触手可及的年份:2057 年。到那时,我将 56 岁。当我们所熟知的世界发生永远的改变时,你会是几岁呢?

到那时,IPCC 的最新报告声称 AMOC在 2100 年前关闭的可能性“非常小”,只有十分之一,这给人一种虚假的安全感,Ditlevsen 看穿了其中的玄机。对他来说,他们的“中等信心”评级表明存在不确定性。是时候采取新的方法了。

当彼得努力理解(并质疑)他的 AMOC 发现时,他的妹妹、统计学教授苏珊娜即将取得突破。她开发了一种改进的方法来分析具有大量随机性和不明确基本规则的混沌系统。

一个临界点:非线性的缩影。

将 Peter 的专业知识与Susanne 的统计模型相结合需要对 AMOC 行为做出更多假设,但潜在的洞见是巨大的。利用温度记录,她可以估算出工业化前气候和 AMOC 衰退的关键参数,包括临界点时间。

因此,这对兄妹花了两年时间完善他们的方法,跟踪数据并进行测试。经过一千次模拟,模型确定了一年。2057 年,这是一个可怕范围的中值:AMOC 在 2025 年至 2095 年之间爆发的可能性为 95%。

我们距离大西洋的临界点只有 23 年了吗?
探测预警信号并预测倾覆时间。(来源:警告大西洋经向翻转环流即将崩溃

最终,2023年7月25日,他们的论文在《自然通讯》上发表。他们当时并不知道,他们这项大胆的研究将为科学界敲响人类历史上最紧急的警钟。

审查风暴

电子邮件和电话。采访和世界末日的后果。专家的反应错误的标题。甚至还有来自前研究伙伴布尔斯及其门生的长达21 页的驳斥。

对于迪特莱夫森姐弟来说,这简直是一场混乱。但他们接受了这场风暴,承认许多批评的合理性,同时认为其他批评不太相关,并坚持他们的核心发现。

争议的核心是海面温度。数据集不仅依赖于过去航海时代的随机测量,而且出现了一个更根本的问题:没有人确切知道表面温度与 AMOC 横跨半球、穿越深度的流动有何关联。也许最严重的批评针对的是 Ditlevsens 的假设,即 AMOC 很快就会崩溃——这是一个沉重的假设。毕竟,当系统远离临界点时,方程的表现会有所不同。

我们距离大西洋的临界点只有 23 年了吗?
大西洋经向翻转环流 (AMOC) 指纹、海面温度 (SST) 和全球平均值 (GM)。(来源:警告大西洋经向翻转环流即将崩溃

然而,在这场学术风暴的中心,迪特莱夫森夫妇立场坚定。他们认为,气候危机的紧迫性要求他们做出大胆的尝试,为潜在的灾难设定一个日期。他们的假设并非凭空而来,而是建立在科学证据的基础之上——冰芯数据、复杂的模型运行和久经考验的理论模型。从好的方面来看,他们的工作得到了前所未有的审查和同行评审。

从那时起,两人就没有退缩过。相反,他们加倍努力完成并巩固了他们的发现,在原始论文的续篇中。因为如果他们的预测成真——甚至接近成真——我们所有人可能都需要为一个比任何人想象的都要早到来的未来做好准备。

那么,如果呢?一窥潜在的未来

尽管存在不确定性,我们还是可以想象一下 AMOC 跨越其临界点,在大约一个世纪内走向完全停止,甚至稳定下来,形成一种更弱的气流。

首先,海洋是重要的碳汇,而 AMOC 则促进碳的分配和储存。AMOC 的关闭会破坏这一过程,影响海洋生态系统并威胁粮食安全。

看不见的北大西洋瀑布?忘掉它们吧。依赖 AMOC 输送氧气的深海生物?面临灭绝。此次停电还将使海洋表面平坦,导致美国东北海岸的海平面上升近一米——冰川融化导致的海平面上升除外。

欧洲失去了冬季的暖气,将面临更加极端的季节。冰雹过后,从西班牙到斯堪的纳维亚半岛的地区将经历急剧降温——5 到 15°C——降雪量增加,降雨量减少。相反,夏季将变得更热、更干燥。这将破坏粮食系统,导致价格飞涨,数百万人难以养家糊口。

热带地区可能遭受最严重的影响。地球的雨带——热带辐合带将向南移动。这种转变可能会改变亚马逊的雨季和旱季,减少降水,加速向草原的转变。这将释放储存的碳,加剧气候变化,并可能使雨林超过其自身的临界点。一些研究表明,如果这条雨带向南移动,印度、东亚和西非三分之二的地球人口可能会失去农作物生长所需的大部分或全部季风降雨,留下一场规模空前的人道主义危机,数千万人被迫离开家园寻求生存。

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(来源:X

是的,有很多“可能”、“可以”和“会”——关于 AMOC 的所有事情,都是基于有根据的猜测而做出的推断。然而,真正的担忧不仅仅是 AMOC 立即关闭。人们担心它会跨越一个临界阈值,引发地球气候系统不可逆转的衰退。

为什么科学需要情感冲击

为什么 Ditlevsens AMOC 预测能引起世界关注?这不仅是因为它具有争议性但令人信服的科学性,更是因为它令人心碎的现实检验。2057 年。这一年,我们中的许多人以及我们所爱的人仍将行走在这个地球上。突然间,气候变化不再是一个遥远的威胁:它正在敲我们的门。

因此,它带来的情感冲击远比气候科学本身更为深刻;它充分利用了讲故事的原始、发自内心的力量。因为这不仅仅是气候科学:这是气候故事,可以说是我们这个时代最大的故事,一个关于古老力量和现代后果的故事,触动着地球上的每一个灵魂。

由于 AMOC 有可能在我们有生之年濒临崩溃,我们需要全球智慧动员,汇聚世界上最优秀的人才,在为时已晚之前寻找答案。

证据越来越多。气温升高、降雨加剧、格陵兰岛冰层融化加快——所有这些都会削弱AMOC 引擎。这些都不是孤立事件;它们加剧了 AMOC 崩溃的威胁,这种崩溃不仅是可能发生的——而且可能是不可避免的。

RA/SD 衍生者AI训练营。发布者:chris,转载请注明出处:https://www.shxcj.com/archives/4995

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