極端氣候頻發，是洋流惹的禍？

氣溫升高的地球

2024年6月，世界氣象組織發布的《全球年度至十年氣候最新通報（2024—2028）》指出，我們正日益逼近《巴黎協定》所設定的氣候變化風險閾值的上限。這份最新通報預計，2024年至2028年期間，每年全球近地表平均溫度將比1850年至1900年的基線高出1.1°C至1.9°C；未來5年中至少有一年創下新的溫度紀錄的概率達86%。在2024年至2028年期間，全球近地表平均溫度比工業化前高出1.5°C的可能性為47%；而在2023年的通報中，這一可能性為32%。

此外，根據《歐洲中期天氣預報中心對1950年1月至今全球氣候的第五代大氣再分析數據集》的表述， 2023年6月至2024年5月全球年平均氣溫為有記錄以來最高，比工業化前的1850年至1900年的平均值高1.63°C。

世界氣象組織副秘書長柯·巴雷特指出：“這些統計數字背后隱藏著一個嚴峻的現實，那就是我們遠遠偏離了實現《巴黎協定》所設目標的軌道。”更加極端的天氣將導致數萬億美元的經濟損失，并給數百萬人的生命造成威脅，環境和生物多樣性也將受到嚴重損害。他強調，必須緊急采取更多減少溫室氣體排放的措施，否則將付出越來越沉重的代價。

根據歐盟氣候監測機構——哥白尼氣候變化服務局2024年7月8日發布的最新月度公報，自2023年6月以來連續13個月，全球氣候比以往同期更為炎熱。最新數據表明，2024年極有可能會超過2023年，成為有記錄以來最熱的一年，因為人類造成的氣候變化和厄爾尼諾等自然現象，都在將2024年的氣溫進一步推向歷史最高。

被突破的“氣候臨界點”

《自然》雜志曾經刊登過一篇論文，文中提到了一個詞語——“氣候臨界點”，它代表著地球生態穩定的關鍵因素。所謂“氣候臨界點”，即科學家所稱的“氣候引爆點”，指全球升溫超過某一個溫度閾值時，導致氣候系統發生不可阻擋的變化，即使全球變暖結束也不可逆轉。

對于這個“臨界點”，2018年諾貝爾經濟學獎得主威廉·諾德豪斯曾做過這樣的比喻：水面上漂浮的獨木舟，開始傾斜進水的時候尚能保持平衡，但當傾斜達到一定程度時，它就會傾覆。造成獨木舟傾覆這個不可逆后果的傾斜角就是“臨界點”。同樣的道理，“氣候臨界點”就是氣候變化中的突變點，一旦跨過這個突變點，就會導致不可收拾的后果。

近年來，對全球具體有多少個災難性“氣候臨界點”的科學認知不斷發展。在2008年前后，科學家認為可能有14個，到2018年前后確定有15個。2022年9月9日，《科學》雜志發表了一項重磅研究，科學家發現地球一共有16個“氣候臨界點” ，并且它們相互之間會產生級聯效應，導致不可逆轉的巨大災難發生。

這項研究由波茨坦氣候影響研究所及英國埃克塞特大學等機構的科學家組成的團隊完成。他們評估了2008年以來的200多項研究，發現了16個“氣候臨界點”的證據，其中9個已經被突破，占到了一半以上。這９個分別是北極海水面積不斷縮小、格陵蘭冰蓋加速流失、北方針葉林頻繁火災與蟲害、永久凍土不斷融化、“大西洋經向翻轉環流”不斷減弱、亞馬孫雨林頻繁性干旱、暖水珊瑚大規模死亡、西南極冰蓋加速流失和東南極威爾克斯冰下盆地加速流失。每突破一個“氣候臨界點”，就意味著地球的生態系統離崩潰近一天。

一項最新研究顯示，受氣候危機影響，格陵蘭冰蓋的融化速度驚人，比之前的預測快20%。科學家通過分析衛星數據發現，在2002年4月到2021年8月這將近20年的時間里，累計有4.7萬億噸冰川融化。衛星圖像顯示，格陵蘭島上冰蓋的融化主要是從邊緣處開始的。隨著時間的流逝，冰蓋會變得越來越薄，面積也會越來越小。

暖水珊瑚生活在溫暖的淺水里，一般分布在溫度高于20°C的赤道及其附近的熱帶、亞熱帶地區。雖然淺水只覆蓋了不到2%的海底，卻是近四分之一的海洋物種賴以生存的家園。全球變暖是造成暖水珊瑚死亡的主要原因之一，一旦水溫超過一定的閾值，暖水珊瑚就會進入脆弱的狀態。此外，全球變暖導致的海洋酸化會破壞珊瑚的骨架結構。科學家預測，再過7年，全球海洋中接近六成的暖水珊瑚將會消失不見。

“氣候臨界點”具有不可逆性。一旦“氣候臨界點”被全部突破，僅憑系統內部過程本身，就能快速產生劇烈的變化，系統將無法恢復至原來的穩定狀態。這就如同往山頂推石頭，越過山頂，石頭就會急速墜落，擋都擋不住。并且，我們目前難以預測哪個“氣候臨界點”會被突破，就像“泰坦尼克號”巨輪航行在黑夜里的浮冰區一樣，明知道前面有浮冰，卻無法精確判斷其位置，等人們發現浮冰時，巨輪已經剎不住車，也拐不了彎。

“氣候臨界點”被突破，具有全球性和區域性影響，會帶來毀滅性的氣候影響。以俄羅斯、加拿大、北歐等地區的永久凍土為例，它們封存了大量的甲烷和二氧化碳，甲烷產生溫室效應的能力大約是二氧化碳的25倍。一旦地球溫度升高，導致寒冷地區的凍土融化，就會使這些甲烷被釋放進入大氣，引起更強烈的溫室效應。

經歷熱浪的海洋

氣候系統的五大圈層包括大氣圈、水圈、巖石圈、冰雪圈和生物圈。這些圈層相互作用，共同影響地球的氣候系統。

作為地球水圈的最重要的組成部分，海洋同氣候系統各圈層之間存在著相互依存、相互作用的關系，是維持地球表面的環境和生命特征的一個基本環節。海洋的溫度、化學成分變化、水流和生命驅動著全球生態系統，是影響全球天氣和氣候的主要因子。

海洋吸收了到達地球的大部分太陽輻射能量，而赤道接收的太陽能遠多于兩極。經度和緯度方向上的大規模洋流，實現了這些熱量的全球循環。大洋中的洋流規模非常大，最大的洋流有幾百千米寬、上千千米長、數百米深。一些洋流能夠將熱量攜帶到數千千米之外，同時把大部分熱量返還給大氣層。

大洋環流主要分為風生環流和熱鹽環流兩類。其中，風生環流就是中學地理應掌握的知識點——“風生海流”。風吹過海面時，風對海面的摩擦力，以及風對海浪迎風面施加的壓力，迫使海水流動。但由于海水的黏滯性對動量的消耗，這種流動隨海水的深度增加而減弱，通常只影響到海洋表面以下400米深處。

熱鹽環流是由密度梯度（密度差異）驅動的深層環流。海水的密度由溫度和鹽度決定，溫度越低，鹽度越大，則密度越大。當海面受熱不均勻，或者蒸發、降水不均勻時，海水的溫度和鹽度就會發生改變，進而造成海水密度差，引起全球尺度的深海流動。比如，海水表面低溫高鹽的水團會因為密度大而下沉。

熱鹽環流也被稱作“大洋環流傳輸帶”，控制著全球大洋約90%的水體，是調節全球氣候系統的關鍵紐帶。大尺度的海洋環流是地球物質和能量再分配的主要方式：高緯度地區冰冷且含鹽量高的海水流向低緯度地區，低緯度的高溫洋流則向高緯度流動。

隨著人類活動的加劇，人為排放的溫室氣體隨之增加，海水溫度近幾十年來持續攀升。1993年至2022年間，全球平均海面溫度每10年上升約0.42℃。但從2023年3月開始，海面溫度在短短5個月內攀升了約0.28℃。2024年6月，聯合國教科文組織報告聲稱，全球海洋的變暖速度20年間已增加了一倍。越來越多的證據表明，極端氣候正在對海洋及其生態系統造成嚴重的破壞，將海洋推到了災難的邊緣。

流速減緩的“大西洋經向翻轉環流”

作為全球熱鹽環流的一部分，大西洋洋流系統是大洋環流傳輸帶的重要組成部分。它的學名是“大西洋經向翻轉環流”，其中的“經向”指南北方向。它是地球氣候的一個重要調節系統，將表層的溫暖海水、熱量、鹽分、營養物質等從赤道附近運往高緯度地區，向北傳送到北大西洋。溫暖的海水從熱帶區域流向北大西洋的過程中，遇到北大西洋的低溫氣候和冷水域時冷卻。冷卻后含有更多鹽分的海水下沉至海底，形成深海鹽池。隨后，這部分富含鹽分的海水從深海回流至赤道地區，從而調節全球氣候系統模式。

“大西洋經向翻轉環流”是維持地球氣候穩定不可缺少的一部分，有助于分配能量和熱量，并調節全球變暖的影響。得益于此，歐洲每年1月的平均氣溫要比同緯度的亞洲與北美洲的東海岸高出15～20°C。西班牙維哥大學物理海洋學研究小組的組長加布里埃爾·羅松在接受媒體采訪時表示，“大西洋經向翻轉環流”的過程決定了歐洲的宜居性，因為“它向大氣釋放大量熱量，使北歐的冬天相對溫和”。

然而，目前“大西洋經向翻轉環流”正處于1000多年來最疲軟的狀態，已經進入了一個減緩的過程。這可能直接導致幾十年后，“大西洋經向翻轉環流”達到一個“不歸點”。荷蘭烏得勒支大學的一篇論文指出，格陵蘭島冰川的融化是導致“大西洋經向翻轉環流”流速減緩的原因之一。 “大西洋經向翻轉環流”是一個復雜的洋流系統，其運作方式類似于一條巨大的全球傳送帶。它把溫暖的海水從熱帶區域輸送往北大西洋，這些海水在北大西洋冷卻，從而變得富含鹽分并沉入海洋深處，然后向南擴散。多年以來，氣候危機加劇造成了決定洋流強度的溫度和含鹽量的平衡被打破。這種狀況之前曾在地球上出現過。早在1.2萬多年前，冰川迅速融化導致“大西洋經向翻轉環流”停止運作，從而造成北半球氣溫在10年內出現了10～15℃的巨幅波動。

2023年7月25日，丹麥哥本哈根大學的物理學家彼得·迪特萊夫森和統計學家蘇珊妮·迪特萊夫森在《自然》雜志上發布了一項最新研究，指出到2100年，“大西洋經向翻轉環流”的速度可能會減緩高達42%。模擬的最壞情況甚至表明，它可能在21世紀中葉或2025年后的任意時間崩潰，可能在2300年前就會完全停止流動。

迪特萊夫森表示，36個地球系統模型在一系列氣候情景下的預測分析表明，不受控制的全球變暖可能會導致“大西洋經向翻轉環流”完全停止流動，或將產生一系列連鎖反應，包括推高海平面、改變全球氣候、使海洋生物缺乏營養來源等。這將是一場氣候災難，其規模類似于陸地上的冰原完全融化。

不過，這一結論與政府間氣候變化專門委員會的最新報告相矛盾。該組織最近一次的評估認為，“大西洋經向翻轉環流”不太可能在21世紀完全崩潰。一些科學家表示，“大西洋經向翻轉環流”崩潰的臨界點是不確定的，截至目前，對洋流的測量幾乎沒有顯示出這種趨勢或變化。

德國波茨坦氣候影響研究所的氣候科學家史蒂芬·拉姆斯托夫評論道，雖然存在科學分歧，但多項研究都得出相似的結論，即雖然“大西洋經向翻轉環流” 何時崩潰存在很大的不確定性，但一旦發生將開啟地球新的小冰期時代，對人類造成不可逆的影響。例如，若北大西洋冬季的平均表面溫度在10年內降低 2°C 至3°C，歐洲每年的風暴將增加，冬季平均氣溫將隨著北大西洋降溫而下降；美國的波士頓和紐約等城市海平面升高，美國東海岸沿線將出現更猛烈的風暴和颶風；生活在印度、南美和西非的數十億人賴以為生的降雨將會中斷，不僅農業可能崩潰，而且土地可能向干旱荒漠化轉變；亞馬孫雨林將面臨更大的危險，南極冰蓋的融化會加快。

著名的科幻災難片《后天》講述的就是這樣一個故事：由于全球變暖，“大西洋經向翻轉環流”突然崩潰，鄰近北大西洋中高緯度的歐洲和北美地區被冰河包圍。雖然電影情節有很多夸大的成分，但是，在地質歷史時期，“大西洋經向翻轉環流”的崩潰確實曾導致《后天》中所描繪的環境巨變。那是在約1.2萬年前，地球正處于暖期，“大西洋經向翻轉環流”突然減弱，大洋環流傳輸帶關閉，全球變暖中斷造成氣溫陡降，期間全球平均氣溫整體下降了約6°C。這次全球性的極端寒冷事件持續了約1200年，被后人稱為“新仙女木”事件——原本只能在極地生長的仙女木花，在突然變冷的歐洲大陸上競相開放，說明在該時段歐洲也曾經像北極一樣寒冷。

研究發現，“大西洋經向翻轉環流”并不是唯一受到氣候危機破壞的系統。2022年發表在《自然》雜志上的研究發現，著名的“東澳大利亞洋流”的溫度上升影響了沿海地區的氣溫，出現了極端溫暖的時期，正在改變著那里的氣候和物種的棲息地。

不久前發表在《自然》雜志上的一項研究發現，近幾十年來，“南極繞極流”的速度在加快。它是自西向東橫貫太平洋、大西洋和印度洋的全球性環流，也是世界上唯一一個和地球上所有其他洋流都有關聯的最強大、最重要的洋流。在過去40年里，南極海洋上空的風力增強了40%。因此，南極大陸架的移動速度加快，沿岸環流相互作用形成的旋渦將溫暖的海水帶向南極冰架，加劇了對冰川的侵蝕。