北大西洋一片顽固冷区长达一个世纪的谜团终于被解开。一项新研究将这种异常现象与大西洋经向翻转环流（AMOC）的长期减弱联系起来，AMOC是一个调节北半球气候的巨型洋流系统。研究人员利用超过100年的温度和盐度数据表明，只有AMOC减弱的模型才能重现观测到的变化。这一发现意义深远，影响范围从欧洲天气到海洋生态系统，也让许多近期低估了这种海洋变化的气候模型受到质疑。
加州大学河滨分校的研究人员表明，只有一种解释能同时符合观测到的海洋温度和盐度模式：那就是大西洋经向翻转流（AMOC）正在减缓。这个巨大的洋流系统通过将温暖咸水向北输送，并在深处将较冷的海水向南输送，从而帮助调节气候。
"人们一直在问为什么会出现这个寒冷区域，"领导这项研究的加州大学河滨分校气候科学家刘伟与博士生李凯源共同表示。"我们发现最有可能的原因是AMOC的减弱。"
AMOC就像一个巨大的传送带，将热量和盐分从热带输送到北大西洋。这个系统的减缓意味着到达副极地地区的温暖咸水减少，导致在格陵兰岛以南观测到的冷却和淡化现象。
当洋流减缓时，到达北大西洋的热量和盐分减少，导致表层海水变得更冷、更淡。这就是为什么可以利用盐度和温度数据来了解AMOC的强度。
由于对AMOC的直接观测仅能追溯大约20年，刘伟和李凯源分析了长达一个世纪的相关数据。根据这些长期记录，他们重建了该环流系统的变化，并将其与近100个不同的气候模型进行了比较。
正如发表在《通讯-地球与环境》期刊上的论文所示，只有模拟AMOC减弱的模型才与实际观测数据相匹配。那些假设环流更强的模型则与实际情况相去甚远。
"这是一个非常稳健的相关性，"李凯源说。"如果你观察观测数据并将其与所有模拟进行比较，只有AMOC减弱的情景才能重现这一个区域的冷却现象。"
研究还发现，AMOC的减弱与盐度下降相关。这是输送到北方的温暖咸水减少的另一个明显迹象。
其后果是广泛的。格陵兰岛以南的异常现象之所以重要，不仅因为它不寻常，更因为该区域是对海洋环流变化最敏感的区域之一。它影响着整个欧洲的天气模式，改变降雨量，并使急流发生偏移。急流是一种高空气流，它引导天气系统，并帮助调节北美和欧洲的气温。
洋流减缓也可能扰乱海洋生态系统，因为盐度和温度的变化会影响物种的生存区域。
这一结果可能有助于解决气候建模者之间关于格陵兰岛以南冷却现象主要是由海洋动力学驱动，还是由气溶胶污染等大气因素驱动的一个争议。许多较新的模型倾向于后者，预测由于气溶胶排放减少，AMOC将会增强。但这些模型未能重现实际观测到的冷却现象。
"我们的结果表明，只有那些包含AMOC减弱的模型才是正确的，"刘伟说。"这意味着许多最近的模型对气溶胶变化过于敏感，因此对该区域的预测准确性较低。"
通过解决这一不一致性，这项研究加强了未来的气候预测，特别是针对欧洲的预测，因为AMOC对欧洲的影响最为显著。
这项研究还凸显了从间接证据中得出清晰结论的能力。在AMOC直接数据有限的情况下，温度和盐度记录为探测长期变化以及帮助预测未来气候情景提供了宝贵的替代方案。
"我们没有长达一个世纪的直接观测数据，但温度和盐度数据让我们能够清晰地看到过去，"李凯源说。"这项工作表明，AMOC已经减弱了一个多世纪，如果温室气体持续上升，这一趋势很可能会继续下去。"
随着气候系统的变化，格陵兰岛以南的寒冷区域的影响力可能会增强。希望通过揭示其起源，科学家们能让社会更好地为未来做好准备。
"我们使用的技术是理解系统如何变化，以及如果温室气体持续上升，它可能走向何方的有力方法，"李凯源说。