常问的问题10.2 : 像冰盖损失或全球海洋环流变化这类重大气候变化

常问的问题10.2

像冰盖损失或全球海洋环流变化这类重大气候变化或气候突变的可能性有多大？

根据目前获得的模式结果，认为21世纪不可能发生突变的气候变化，如南极西部冰盖的崩塌、格陵兰冰盖的快速消失，或者海洋环流系统的大尺度变化。然而，随着气候系统扰动的发展，出现这种变化的可能性正变得越来越大。

对格陵兰的冰芯、北大西洋和其它地方的海洋沉积物的物理、化学和生物学分析，以及许多其它过去气候的档案都表明，局地温度、风系和水分循环可以在短短几年之内迅速变化。对世界不同地点的记录结果进行的比对表明，过去曾经发生过从半球到全球范围的重大变化。这导致提出了过去气候不稳定的概念，即气候经历过突变阶段。因此，一个重要的关注点是，大气中温室气体浓度的持续增加可能构成强大得足以引发气候系统突变的扰动。这种对气候系统的干扰被认为是危险的，因为它可能造成重大的全球性后果。

在讨论这种变化的几个实例之前，对术语“突变”和“重大”作出定义是有益的。“突变”表达的意思是变化发生得比引起变化的扰动要快得多；换言之，响应是非线性的。“重大”气候变化是这样一种变化，它涉及到超过当前自然变率范围的变化，具有从几千公里到全球的空间范围。在局地和区域尺度上，突然变化是气候自然变率的一个共同特征。在这里，不考虑对那些通常被较为恰当地称作“极端事件”的孤立、短生命期事件，而只考虑那些演化迅速、持续数年至数十年的大尺度变化。例如，20世纪70年代中期东太平洋海面的温度变动，或者从20世界80年代中期开始的拉布拉多海上层1000m的盐度减少，与本文重点考虑的较大尺度和较长期的事件不同，它们是具有从局地到区域后果的突然事件的实例。

一个实例是墨西哥湾流有可能中断，或者停止，这一问题已受到公众的广泛关注。墨西哥湾流是西北大西洋中由风驱动的主要的水平方向的洋流。尽管海洋环流具有稳定的特征，但湾流北部的延伸－它为格陵兰-挪威-冰岛海域的深水层供水，从而把大量热输送到这些海域及其附近的陆地－仍受到这些地区表层水密度变化的强烈影响。这部分海流构成了沿大西洋流域西侧边界建立起的流域尺度的经向翻转环流(MOC)的北端。气候模式模拟的一致结果是，如果北大西洋表层水的密度因气候变暖或盐度的下降而减小，MOC的强度将减弱，于是把热量输送到这些地区。在所有气候模式的预估中，盐度的大幅度持续下降甚至可能导致MOC大大减弱，或者完全中断。这种变化在遥远的过去的确实发生过。

现在的问题是，人类对大气影响的增加是否构成对MOC足够强的扰动，以致有可能引起这样的变化。大气中温室气体的增加导致变暖和水分循环的加强，后者使得北大西洋表层水的盐度进一步降低，因为降雨的增加导致有更多的淡水径流从该区域的河流流向海洋。变暖还促使陆地上的冰融化，从而增加了更多的淡水，并进一步降低海洋表层水的盐度。这两种效应都将使表层水(为了驱动MOC，它必须有足够的密度和重量,使之下沉)的密度减少，导致21世纪MOC的减弱。预测这种减弱将紧随着变暖而继续下去：目前还没有一个模式模拟出在本世纪会出现突然(非线性)的减弱或者完全中断。在模式模拟的MOC减弱中仍存在很大的离散性，范围从实际上没有响应到截止21世纪末减少50%以上。这种跨模式的变化是由于模式模拟大气和海洋反馈强度不同而产生的。

有关MOC的长期命运也存在着不确定性。许多模式指出，一旦气候稳定，MOC将会恢复。但有些模式设有针对MOC的阈值，当强迫足够强并持续足够长时间时，这些阈值是可以超过的。此类模拟结果表明MOC是逐渐减弱的，即便气候稳定后仍会继续减弱。在现阶段对发生这种情况的可能性进行量化是不可能的。不过，即便这种情况可能发生，欧洲仍将经历变暖，这是因为温室气体增加所产生的辐射强迫会大大超过与MOC减弱有关的变冷。因此，认为MOC的中断将引发一次冰期的开始这种灾难情景的假设仅仅是一种猜测，还没有气候模式已经得出这样的结论。事实上，对导致冰期的过程已经有充分的认知，它们与这里的讨论是完全不同的，因此，我们可以有把握地排除这一情景。

如果不考虑MOC的长期变化，模式的模拟结果则一致认为，变暖及其造成的盐度下降可能在今后几十年内明显减少拉布拉多海深层和中层水的形成。这将改变北大西洋中层水体的特征，并最终影响到深海。这种变化的长期影响尚不清楚。

其它广泛讨论的有关气候突然变化的实例有格陵兰冰盖的迅速解体，或南极西部冰盖的突然崩塌。模型的模拟结果和观测结果表明，北半球高纬度的变暖正在加速格陵兰冰盖的融化，因水分循环加强而增多的降雪不能弥补这一融化。其结果是，格陵兰冰盖有可能在今后几个世纪里出现相当大的退缩。此外，各种结果表明存在一个临界温度阈值，一旦超过该值，格陵兰冰盖将被迫完全消失，这一阈值有可能跨越当前整个世纪。不过，格陵兰冰盖的完全融化是一个缓慢的过程，可能需要几百年的时间才能完成，它将使全球海平面升高约7米。

最近对冰架崩塌后的冰流进行的卫星和实地观测，把主要的注意力集中在冰盖系统的某些快速反应方面。这引起对南极西部冰架整体稳定性的新的关注，冰架的崩塌有可能引发另一次五到六米的海平面上升。尽管这些冰流在其前方似乎受到冰架的支撑，但目前还不知道，如果在相对有限的区域内冰盖的这种支撑减少或者破坏，能否实际上引发众多冰流的大范围溢流，从而导致整个南极西部冰架的不稳定。冰盖模式仅仅是开始捕捉这些小尺度的动力过程，这些过程涉及与冰川底基以及冰盖周围海洋的复杂的相互作用。因此，尚不能从目前这一代的冰盖模式获得有关这类事件的可能性或发生时间的量化信息。