誰溫暖了歐洲冬天

在高中地理課上老師曾經(jīng)給我們提到了歐洲大陸比地處同一緯度的其它大陸地區(qū)更為暖和,是由于一支源于熱帶海區(qū)并縱跨大西洋的墨西哥灣暖流使得歐洲大氣有了溫和的冬天,而被下方暖水加熱的空氣向歐洲內(nèi)陸移動(dòng),使得西歐比同緯度的北美東北部溫暖的多。而事實(shí)并非如此。

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高中地理課上的觀點(diǎn)源于19世紀(jì)的地理學(xué)與海洋學(xué)專家馬修·方丹·莫里,他發(fā)現(xiàn)了墨西哥灣流沿著美國(guó)東南海岸線向北運(yùn)動(dòng),帶來了熱帶和副熱帶的暖水。在和美國(guó)北卡羅來納州的哈特勒斯角大約同一緯度的位置,墨西哥灣暖流轉(zhuǎn)向東北方向,離開海岸線進(jìn)入大西洋。莫里于是推測(cè),墨西哥灣流為它上空的西風(fēng)提供了能量,溫暖的西風(fēng)跨過大西洋向歐洲西北部運(yùn)動(dòng),由此溫暖了歐洲。但知道現(xiàn)在這個(gè)理論仍沒有得到廣泛驗(yàn)證。

而十多年前,哥倫比亞大學(xué)拉蒙特―多爾蒂地球觀測(cè)站的理查德·西格及其同事提出:由于大氣中的急流(圍繞地球的強(qiáng)而窄的高速氣流帶,集中在對(duì)流層頂或平流層)自西向東圍繞地球運(yùn)動(dòng),當(dāng)它碰到洛基山脈南北擺動(dòng)使急流方向吹過大西洋海盆的西部,再由西南方向吹過大西洋海盆的東部,這樣西北風(fēng)將大陸寒冷氣流帶到美國(guó)東北部,而西南風(fēng)將海洋暖氣流帶到歐洲西北部。

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而在這個(gè)觀點(diǎn)中溫暖了歐洲冬季的熱量并非來自墨西哥灣暖流,而是夏季存儲(chǔ)在歐洲大陸外海上層100米海水中的能量,在冬天西南風(fēng)攪動(dòng)海洋表層水時(shí),這部分能量就釋放到了大氣中。

而西格的模型沒有明確考慮海洋對(duì)能量的傳輸問題,由此華盛頓大學(xué)的彼得·萊茵斯和美國(guó)國(guó)家航空航天局戈達(dá)德空間飛行中心的西爾帕·海基寧對(duì)其提出質(zhì)疑:儲(chǔ)存在歐洲北部緯度區(qū)域的來自東部大西洋上層海水中的熱量,僅夠維持當(dāng)?shù)?2月中的一個(gè)月的溫暖氣溫,而保持冬天剩下幾個(gè)月所需額外熱量必須由其它來源來彌補(bǔ):向東北方向的墨西哥灣暖流,由其將熱量釋放到大氣中。

2011年,以色列魏茨曼科學(xué)研究所的約哈伊·卡斯皮和美國(guó)加州理工學(xué)院的塔皮奧·施奈德基于設(shè)計(jì)新穎的大氣海洋數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)提出了第三種觀點(diǎn)。沿著墨西哥灣流離開美國(guó)東海岸的路徑,海洋向大氣釋放的能量會(huì)在東邊,即大西洋靠近歐洲大陸的一側(cè),產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的低壓系統(tǒng)。同時(shí)這些能量還會(huì)在西邊(北美大陸東側(cè))產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的高壓系統(tǒng)。由于某種復(fù)雜的原因,兩個(gè)系統(tǒng)的共同作用使得穩(wěn)定的低壓系統(tǒng)通過急流的西南暖風(fēng),將墨西哥灣流在整個(gè)冬季釋放出來的能量輸送到歐洲西部;穩(wěn)定的高壓系統(tǒng)從北極帶來冷空氣,使北美東部降溫,從而也增加了北美與歐洲之間的溫度差異。

提到墨西哥灣流,在電影《后天》中提到了由于全球變暖導(dǎo)致北極冰川融化,從北大西洋進(jìn)入海洋的過多淡水會(huì)減弱大西洋的翻轉(zhuǎn)流中斷墨西哥灣流,阻斷歐洲西北部重要的能量來源。

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在北大西洋,表層溫暖的海水向北極流動(dòng)。這些海水釋放出能量后,在高緯度的拉布拉多半島和挪威附近海域下沉,并被逐漸加熱而密度減小上升,形成一個(gè)上下傳送帶的閉合環(huán)流。在許多氣候變暖的模擬場(chǎng)景中,北極冰川融化給高緯度海區(qū)注入大量淡水,但淡水鹽度比海水低,密度小,因而不會(huì)下沉,阻斷了底層暖水的補(bǔ)充,是墨西哥灣暖流被削弱,另一種氣候模式預(yù)測(cè)高緯度注入的淡水會(huì)使墨西哥灣流路徑向南偏移,或者減弱其強(qiáng)度。不管哪一種情況,都明確預(yù)測(cè)了大西洋翻轉(zhuǎn)流的減弱,從而造成西歐變冷。

然而最近,準(zhǔn)確度更高的海洋模型研究卻表明北極融化的淡水主要流入了靠近海岸線的沿岸洋流中,對(duì)大洋沒有顯著影響,而海水下沉主要發(fā)生在大洋區(qū),因此這些影響不能有效阻斷墨西哥灣流,因?yàn)槠渎窂胶蛷?qiáng)度主要由大規(guī)模中緯度風(fēng)的風(fēng)速和方向決定的,但是墨西哥灣流究竟會(huì)向北輸送多少水量,目前還沒有明確的答案。

關(guān)于墨西哥灣暖流,我們還得有后續(xù)研究揭示其對(duì)全球氣候的作用機(jī)制,以及全球變暖背景下的發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn):撰文:斯蒂芬·賴澤,蘇珊.洛齊爾/翻譯:韋駿,楊麗紅? ? ? 《誰溫暖了歐洲冬天》

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