26°N和SST處的低頻AMOC之間的多模型均值相關圖（12）。編號為1到15的星星表示站點的位置。
（圖片來源：Lapointe et.al.,10.1126/sciadv.abi8230）
小冰期的成因是一個困擾歷史氣候學、環境史學和地球科學許久的問題。馬薩諸塞大學阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）的最新研究顯示，其答案是一個悖論——變暖。
小冰期是過去一萬年間最冷的時期之一，在此期間北大西洋地區的降溫表現得尤為明顯。學術界對這段冰期的確切時間線仍存在爭議，普遍認為其始於大約600年前。它是歐洲糧食歉收、饑荒和流行病的罪魁禍首，造成了數百萬人受災死亡。這種惡劣氣候的產生機制迄今未有定論。然而，最近發表在《科學進展》（Science Advances）雜誌上的一篇新論文為小冰期的成因描繪了最新圖景。令人驚訝的是，這次降溫似乎是由一段異常溫暖的時期引發的。
當論文的主要作者Francois Lapointe（UMass Amherst的博士後研究員和地球科學講師）和Raymond Bradley（Umass Amherst的地球科學傑出教授）開始仔細檢查他們之前所做的3000年間北大西洋海面溫度變化的重建結果時（該研究結果發表在2020年的《美國國家科學院院刊》（PNAS）上）。他們注意到一些令人驚訝的事：從14世紀末的非常溫暖的氣候條件突轉為15世紀初前所未有的寒冷氣候條件，只用了僅僅20年。
（圖片來源：pixabay）
利用許多詳細的海洋資料記錄，Lapointe和Bradley發現，14世紀末有一次非常強烈的暖流北移運動，這一現象在1380年左右達到頂峰。因此，格陵蘭島和北歐海域以南海水變得格外溫暖。Lapointe表示，“此前沒有人注意到這些。”
通常來說，較暖的海水總是從熱帶地區流向北極地區。這個著名的過程被稱為大西洋經向翻轉環流（AMOC），它就像是一個行星傳送帶。一般來說，來自熱帶地區的暖水沿著北歐海岸向北流動，當到達高緯度地區遇到較冷的北極海水時，暖流會喪失熱量，降低溫度並變得更加密集，導致水體下沉至海洋底部，然後，這樣形成的深水流沿著北美海岸向南流動，並繼續在世界各地迴圈。但是14世紀末期，AMOC顯著增強，這意味著比往常更多的暖流北移，反過來導致了北極海冰的快速消融。在14世紀末到15世紀初的幾十年內，大量海冰被衝到北大西洋，致使北大西洋海水溫度降低，鹽度也被稀釋，最終導致AMOC的崩潰。正是這種崩潰引發了之後的大幅降溫。
快進到我們的時代：上世紀六十至八十年代間，受格陵蘭島上空大氣的持續性高壓影響，我們也觀察到了一次AMOC的顯著增強。在Lapointe和Bradley看來，這與小冰期之前的大氣狀況相同。那麼，是什麼引發1380年前後的持續性高壓呢？
Lapointe發現，答案藏在樹裡。一旦研究人員將他們的發現與儲存在樹木年輪中的放射性碳同位素所揭示的太陽活動的新記錄相比較時，就會發現14世紀末期曾有異常強烈的太陽活動記錄。這種太陽活動往往會使格陵蘭島上空產生高壓。與此同時，這一時期的火山噴發很少，因而空氣中的火山灰含量較低。“更乾淨”的大氣層使得地球對太陽活動的變化更加敏感。Lapointe指出，“所以，強烈的太陽活動對北大西洋大氣環流的影響極為顯著。”
Lapointe和Bradley一直在思考，在全球氣候變化的當下，這種突然的降溫事件是否會再次發生。他們指出，現有的北極海冰已經因為全球變暖大幅減少，所以類似15世紀初那種涉及海冰輸運的事件已經不太可能發生。“但是我們必須密切關注波弗特海（Beaufort Sea，位於阿拉斯加北部）淡水水量的增加，過去20年間，淡水的積累增加了40%。它向次極地北大西洋副極地輸送的淡水可能對海洋環流產生強烈影響。”此外，夏季格陵蘭島上空的持續性高壓在近十年內已經更加頻繁，還和前所未有的冰雪融化緊密聯絡。“由於氣候模式不能可靠地捕捉到這些事件，我們可能低估了未來冰蓋的損失。隨著流入北大西洋的淡水越來越多，AMOC可能會減弱甚至崩潰。”Lapointe如此說道。作者最終的結論是，需要儘快採取措施以解決這些不確定事件。
（圖片來源：pixabay）
翻譯：榮濟妍
審校：張楚
引進來源：馬薩諸塞大學大學阿默斯特分校（University of Massachusetts Amherst）
本文來自：中國數字科技館
