一个由荷兰、美国、中国和英国科研机构组成的国际研究团队的新发现表明，这种关系比此前认为的更为复杂。他们的结果表明，厄加勒斯泄漏的变化并不总能在深层水形成中产生预期的响应。这项研究为AMOC的运作方式及其在不同气候条件下的行为变化提供了更JianCe的图景。
验证教科书中对AMOC的解释
大西洋经向翻转环流（AMOC）将温暖的表层海水向北输送，同时在更深层次将较冷、密度较大的海水向南输送。通过这种交换，它影响着整个北大西洋和欧洲大部分地区的气温，使其成为全球气候系统的核心组成部分。
几十年来，研究人员一直认为厄加勒斯泄漏有助于维持或加强AMOC。这种泄漏将温暖、高盐的印度洋海水绕过南非带入大西洋。其强度受副热带锋位置移动的影响。根据传统解释，增加的盐分促进了北大西洋深层水的形成，这有助于维持大西洋的翻转。
“这基本上是我本科时学到的第一个教科书概念。发现地质证据表明这并非普遍真理，令人惊讶。即使厄加勒斯泄漏减弱，AMOC仍可保持强劲，”乌得勒支大学的主要作者侯苏宁博士解释道。
侯及其同事研究了上新世晚期（360万至260万年前）的情况。这一时期包括一次短暂但重要的冰川事件，随后是皮亚琴察阶中期暖期，当时的全球条件比今天更温暖。这一转变为研究人员提供了一个有用的机会，可以研究随着气候从较冷转向较暖条件，南非附近和大西洋内的海洋环流是如何响应的。
古代沉积物揭示变化的海洋边界
该团队研究了从南非以南约500公里处的厄加勒斯高原上的国际大洋发现计划U1475站点采集的海洋沉积物岩芯。
在岩芯中，研究人员检查了被称为沟鞭藻囊的微体浮游生物化石，以及有机脂类生物标志物。这些材料使他们能够估算过去的海洋温度，并追踪南大洋副热带锋向北或向南的移动。
侯说：“如果你发现沉积物中的沟鞭藻囊组合发生变化，这意味着锋面发生了移动。例如，如果你发现较暖的物种增多而较冷的物种减少，说明锋面向南移动了。位置更靠南的锋面通常会为印度洋海水泄漏进入大西洋打开更宽的通道，反之亦然。”
利用这些指标，研究人员详细重建了上新世晚期厄加勒斯泄漏可能发生的变化。
为了确定大西洋是如何响应的，他们还根据墨西哥湾北部大洋钻探计划625站点的数据建立了温度记录。他们将那些发现与此前发表的来自赤道大西洋、北大西洋和加勒比海的证据相结合。
随后，团队将地质记录与涵盖上新世晚期冰川事件及随后暖期的数值气候模型模拟进行了比较。综合来自几个大洋盆地的证据，将南大洋锋面的移动与大西洋温度层及翻转环流的变化联系起来。
厄加勒斯泄漏减弱，翻转却增强
来自非洲南部海域的重建结果显示，副热带锋在约340万年前开始向北移动，并在冰川事件期间持续移动。
与此同时，厄加勒斯地区的温度下降了约3摄氏度。U1475站点也出现了亚极地环境条件。这些变化表明，厄加勒斯泄漏急剧减弱，甚至可能接近停止。
根据传统理论，咸水输送量的减少本应削弱AMOC。然而，地质证据和计算机模拟都显示，在环流系统的重要部分出现了相反的模式。
在冰川期间，北大西洋暖流并未延伸至高北纬地区那么远。尽管如此，北大西洋深层水的形成却增强了，低纬度地区的翻转也是如此。这种增强的环流导致整个大西洋的温跃层（即较暖表层水与较冷深层水之间的边界）变浅。
合著者、乌得勒支大学前博士生Carolien van der Weijst几年前首次在单一沉积物记录中发现了这一异常信号。这一发现表明发生了意想不到的事情，但尚不清楚该模式反映的是局部变化还是更大范围的变化。
“当在厄加勒斯高原发现同样的模式时，我们意识到我们看到的是海洋温跃层的全海盆重组，而不是局部异常。随后我们通过气候模型模拟证实了这一点，”乌得勒支大学的Francien Peterse教授说。“整个故事突然就讲得通了。”
重新思考控制大西洋环流的因素
这些结果挑战了厄加勒斯泄漏通过向大西洋输送盐分直接控制AMOC的观点。相反，它们表明全球海洋环流系统主要部分之间的关系可能会随气候和海洋物理边界的变化而改变。
因此，未来对AMOC行为的评估可能不仅需要考虑来自南方的咸水供应。在特定条件下，控制北大西洋深层水形成的局地过程可能同样重要，甚至更为重要。
研究人员强调，他们的结论是基于上新世晚期的地理和气候得出的。这些发现不应被视为AMOC如何响应当前或未来全球变暖的直接预测。
未来副热带锋的向南移动可能会增加进入大西洋的咸水量。然而，现代AMOC也受到来自北极的咸水和淡水的影响，这些条件与上新世晚期的地理情况不同。
更广泛的教训是，控制大西洋翻转的主要力量在地球历史上可能并非一成不变。不同的气候状态可以改变哪些机制对环流影响最大。
这项研究是欧洲研究理事会资助的大型研究项目“OceaNice”的一部分。