谁温暖了欧洲冬天

在高中地理课上老师曾经给我们提到了欧洲大陆比地处同一纬度的其它大陆地区更为暖和,是由于一支源于热带海区并纵跨大西洋的墨西哥湾暖流使得欧洲大气有了温和的冬天,而被下方暖水加热的空气向欧洲内陆移动,使得西欧比同纬度的北美东北部温暖的多。而事实并非如此。

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高中地理课上的观点源于19世纪的地理学与海洋学专家马修·方丹·莫里,他发现了墨西哥湾流沿着美国东南海岸线向北运动,带来了热带和副热带的暖水。在和美国北卡罗来纳州的哈特勒斯角大约同一纬度的位置,墨西哥湾暖流转向东北方向,离开海岸线进入大西洋。莫里于是推测,墨西哥湾流为它上空的西风提供了能量,温暖的西风跨过大西洋向欧洲西北部运动,由此温暖了欧洲。但知道现在这个理论仍没有得到广泛验证。

而十多年前,哥伦比亚大学拉蒙特―多尔蒂地球观测站的理查德·西格及其同事提出:由于大气中的急流(围绕地球的强而窄的高速气流带,集中在对流层顶或平流层)自西向东围绕地球运动,当它碰到洛基山脉南北摆动使急流方向吹过大西洋海盆的西部,再由西南方向吹过大西洋海盆的东部,这样西北风将大陆寒冷气流带到美国东北部,而西南风将海洋暖气流带到欧洲西北部。

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而在这个观点中温暖了欧洲冬季的热量并非来自墨西哥湾暖流,而是夏季存储在欧洲大陆外海上层100米海水中的能量,在冬天西南风搅动海洋表层水时,这部分能量就释放到了大气中。

而西格的模型没有明确考虑海洋对能量的传输问题,由此华盛顿大学的彼得·莱茵斯和美国国家航空航天局戈达德空间飞行中心的西尔帕·海基宁对其提出质疑:储存在欧洲北部纬度区域的来自东部大西洋上层海水中的热量,仅够维持当地12月中的一个月的温暖气温,而保持冬天剩下几个月所需额外热量必须由其它来源来弥补:向东北方向的墨西哥湾暖流,由其将热量释放到大气中。

2011年,以色列魏茨曼科学研究所的约哈伊·卡斯皮和美国加州理工学院的塔皮奥·施奈德基于设计新颖的大气海洋数值模拟实验提出了第三种观点。沿着墨西哥湾流离开美国东海岸的路径,海洋向大气释放的能量会在东边,即大西洋靠近欧洲大陆的一侧,产生一个稳定的低压系统。同时这些能量还会在西边(北美大陆东侧)产生一个稳定的高压系统。由于某种复杂的原因,两个系统的共同作用使得稳定的低压系统通过急流的西南暖风,将墨西哥湾流在整个冬季释放出来的能量输送到欧洲西部;稳定的高压系统从北极带来冷空气,使北美东部降温,从而也增加了北美与欧洲之间的温度差异。

提到墨西哥湾流,在电影《后天》中提到了由于全球变暖导致北极冰川融化,从北大西洋进入海洋的过多淡水会减弱大西洋的翻转流中断墨西哥湾流,阻断欧洲西北部重要的能量来源。

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在北大西洋,表层温暖的海水向北极流动。这些海水释放出能量后,在高纬度的拉布拉多半岛和挪威附近海域下沉,并被逐渐加热而密度减小上升,形成一个上下传送带的闭合环流。在许多气候变暖的模拟场景中,北极冰川融化给高纬度海区注入大量淡水,但淡水盐度比海水低,密度小,因而不会下沉,阻断了底层暖水的补充,是墨西哥湾暖流被削弱,另一种气候模式预测高纬度注入的淡水会使墨西哥湾流路径向南偏移,或者减弱其强度。不管哪一种情况,都明确预测了大西洋翻转流的减弱,从而造成西欧变冷。

然而最近,准确度更高的海洋模型研究却表明北极融化的淡水主要流入了靠近海岸线的沿岸洋流中,对大洋没有显著影响,而海水下沉主要发生在大洋区,因此这些影响不能有效阻断墨西哥湾流,因为其路径和强度主要由大规模中纬度风的风速和方向决定的,但是墨西哥湾流究竟会向北输送多少水量,目前还没有明确的答案。

关于墨西哥湾暖流,我们还得有后续研究揭示其对全球气候的作用机制,以及全球变暖背景下的发展趋势。

参考文献:撰文:斯蒂芬·赖泽,苏珊.洛齐尔/翻译:韦骏,杨丽红      《谁温暖了欧洲冬天》

     

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