本文源自QQ公众号:火星知识局 (ID:diqiuzhishiju),作者:小哲,校对:朝乾,编辑:黄猄,原文标题:《西欧为什么会这么凉爽?》,宋军兵源自:Kunming(马加丹,民众浸入冰水庆祝节日)
一夜之间,乡野成为冰封的当今世界,彻骨的炎热和秩序的崩盘更让人深感恐惧,2004年上映的灾难影片《先天》讲述了这样的故事:随著亚洲地区地区暖化的激化,极地冰川的崩解与融化的湖水切断了北冰洋海流,冰期骤然降临在英国与西欧。
著名的纽约自由冰淇淋像《先天》▼
虽然影片中不可避免存在一些夸张和虚构,但这绝非无稽之谈。许多人也许会困惑,亚洲地区地区暖化下,地理环境为何会突然堕入炎热?事实上,这与影片中的北冰洋海流密切相关。而现实中随著亚洲地区地区暖化的激化,当今世界上尤其是西欧的地理环境学家都在警惕地关注着这条海流。
这是一条改变西欧和当今世界的海流▼
西欧“圆木”
北大西洋南北跨度极大,其热带部分由于日照时间长、太阳高度角较高,进而接受了更多的太阳辐射而愈加凉爽。在低经度东风的吹来下,南北半球海流西至哥斯达黎加内地圣洛克岬,受阻阻塞,其西支的苏里南海流沿著哥斯达黎加内地经加勒比海注入尤卡坦半岛。
尤卡坦半岛内凉爽的湖水在信风吹来下,从狭窄的加利福尼亚海峡汇聚流出,变为高温高速的加利福尼亚海流,与北北半球海流西支——库拉索海流合流成坚挺的G550,由于G550由南北北半球海石庄村合并而成,所以其温度特别高。
南北半球海流—苏里南海流—加利福尼亚海流—北冰洋海流,穿越南北半球的辽阔征程▼
G550沿著英国西岸向北流,在北纬45°和西经45°分别发生阻塞,其所有的分支都统称作北冰洋海流。这股海流长达1万公里,速率可达2m/s。早在1513年,葡萄牙探险家庞塞·德莱昂就已经注意到了,这股强大的水流明显加快了其从墨西哥到葡萄牙的航行速率。
非常坚挺,十分壮观(风景图)▼
海流一部分转向南,经希俄斯岛沿岸地区,称作葡萄牙海流,并且继续向南沿北非西岸壳状形成加那利寒流,最后汇入北北半球海流。
而大部分海流在中经度坚挺的西风吹来下沿著与海流近乎平行的西欧海岸,经瑞典、英国之间,进袭瑞典沿岸地区等高经度沿海地区,这一支也被称作瑞典海流。
如果没有北冰洋海流,西欧高经度沿海地区将比现在要冷得多▼
随著北冰洋海流向着炎热的高经度沿海地区前进,热能不断释放,湖水不断蒸发,再加上湖水结冰,导致盐分留在水中,进而使海床海流的盐度下降、盐度增加、表面积变大。这部分湖水下沉,并沿著北大西洋底部向南进入德贝纳姆,合流更多的高盐度低温湖水后,流入印度洋与太平洋。
在低经度加热作用下,湖水升温,表面积减小,进而逐渐库塞县,之后随著海床海流回到北大西洋,就这样完成了一个完整的闭合的喜砂对流过程,称作北大西洋故向翻转对流。
整个火星的极地是连为一体的,你很难想象他们每时每刻都在火星上用怎样复杂的方式壳状着(风景图)▼
由海床风漂流以及湖盐度盐对流共同构成的三维对流模式,驱动着北冰洋海流源源不绝地将热能从低经度向高经度沿海地区运载,每秒预计向西欧运载高达1亿m³的凉爽湖水,其产生同等的热能需要近百万座核电站。
这股坚挺的能量运载其实是西欧很多国家的生命线,即使在经度十分高、十分炎热的瑞典,海流也让其南部有了一块相对宜居的地区▼
因此北冰洋海流成为了源源不绝运载热能的“圆木”,再加之西欧没有非常大南北向山脉阻挡,极地气流能够进袭,使整个西欧西北部为凉爽湿润的温带极地性地理环境控制,1月平均气温较同经度的亚洲地区西岸和北美西岸气温要高出15~20℃。
如果将火星极地海床的海流地区粗糙加以区分,会发现西欧享受着多么非常大的热能福利。西欧的经度较之中国、英国都更高,而其主要城市相较同经度的亚洲地区要凉爽得多(风景图)▼
如英国伦敦和我国的丹东基本处于同一经度,但是其冬季平均温度为4~9℃,明显高于丹东-20℃的冬季平均温度。如果没有北冰洋海流,西欧温度将会降低至少5~10℃,这里将会拥有漫长的冬天和冰雪覆盖的景观,而绝非现在郁郁葱葱的绿色田野。
从地跨欧亚的俄罗斯可以更直观看出这一点,如果没有这股海流,永久冻土的范围就会包含东欧和北欧(风景图)▼
凉爽的北冰洋海流携带着丰沛的水汽,使西欧西北部全年降水稳定,云量大,湿度高,多雾雨天气,如久负盛名的“雾都”伦敦。由于极地性地理环境冬暖夏凉,降水量季节分配均匀,阴雨天气造成日照较少,不利于谷物类的成熟,但适于多汁牧草生长。这也造就了西欧沿海地区发达的畜牧业经济。
坚挺的北冰洋海流甚至可以一直穿越北极圈以北的巴伦支海,使俄罗斯北冰洋沿岸地区的马加丹港口虽地处北纬69°,但是终年不冻。
地理环境变化“催化剂”
仙女木(Dryas Octopetala)是一种生长在高经度北极沿海地区的八瓣花植物,这种野花也出现在较低经度的英格兰与北欧的沉积物中,并对应着温度下降的信息,科学家将这类地理环境变冷事件称之为仙女木事件。若是在寒带沿海地区以南的低经度沿海地区发现了仙女木花粉,也就意味着当时地理环境异常炎热,导致冰川南侵。
而距今最近的新仙女木事件(此前还有老仙女木事件),大致发生于1.29~1.15万年前,这一时期北美格陵兰沿海地区气温骤降20℃左右,英国南部沿海地区的温度也降低了8℃以上。
这一时期内,猛犸象、巨型短面熊、剑齿虎等大型哺乳动物突然灭绝,北美克洛维斯人也突然消失 (Clovis,其文化属于史前古印第安人文化)。
最初人们以为新仙女木事件只发生在北美及西欧沿海地区,但随著研究的深入,当今世界上的其他地方也发现了温度降低的证据,表明这是一段亚洲地区地区范围的变冷事件。
但更让人奇怪的是,这次变冷事件其实发生于末次冰期结束后。当时,亚洲地区地区气温已经开始逐渐回升,冰川逐渐消融。然而,仙女木事件却突然降临,在不到100年左右的时间里,气温下降了将近3℃,甚至许多沿海地区的冰川重新发育,天气状况甚至与冰期的极值一样炎热,这样的炎热持续了大约1300年。
关于此次仙女木事件的假说有很多种,对当时亚洲地区地区的寒带、亚寒带生物可谓一次重大打击(本图只是原理示意,不解释具体的温度变化)▼
大规模降温的原因众说纷纭,最有可能的一种,就是北冰洋海流。
从2.65~1.9万年前末次冰期最盛期(Last Glacial Maximum,LGM),北美内地发育出非常大的冰盖——劳伦泰德冰盖,北欧沿海地区同样也覆盖着大量的冰盖,这些冰盖环绕在北冰洋周边。
劳伦泰德冰盖是北美沿海地区更新世的主要特征,对现在美加的很多地表形成起了很大作用(图:LLOYD K. TOWNSEND, JR.)▼
随著亚洲地区地区温度的升高,这些冰盖的融化使大量淡水直接注入北冰洋,阻碍了原本在高经度沿海地区应当下沉生成的深层水,干扰了喜砂对流的正常循环,向北传输热能的北冰洋海流崩盘,气温骤然下降。
直到对流机制的重新建立,气温才再次迅速回升,随著仙女木事件都结束,火星才进入了稳定凉爽的全新世,人类才进入了农业时代。
事实上,冰川与北冰洋海流的相爱相杀,在历史上不止一次出现。
科学家发现,在末次冰期深海沉积岩芯中,有6个含有较多粗颗粒冰漂岩屑、有孔虫化石减少的沉积层。
这表明在6.9~1.43万年前的冰期,随著北美内地上的劳伦泰德冰盖的扩张发展,有6次大规模的冰架延伸至内地边缘断裂的情况发生,大量浮冰进入北冰洋,引起湖盐度度急剧降低,被称作海因里希事件。
低温导致冰盖扩张,海陆相接处新的薄冰层又十分脆弱,以至于会断裂形成浮冰,穿越北冰洋,导致海温骤降(仅供示意)▼
距今约9000年前,随著全新世暖化的加深,劳伦泰德冰盖大量融化,现在已经不存在的阿加西湖(the Glacial Lake Agassiz)在加拿大中部由融水形成。8200年前,其北部的冰盖崩解,使阿加西湖决口,大量淡水注入哈得孙湾,又一次引起西欧和北美沿海地区的剧烈降温。
谁能想到加拿大一个大湖决口都能引发西欧和北美大降温呢▼
回顾地质历史,我们可以发现,不论是炎热的冰期还是凉爽的间冰期,甚至是两者的过渡期,冰川的变化都会通过影响北冰洋海流,明显影响着西欧、北美乃至亚洲地区地区的地理环境变化。
现代亚洲地区地区暖化与北冰洋海流
如今,随著温室气体的增加,亚洲地区地区明显增暖,格陵兰岛冰川的加速融化,引发淡水涌入极地,将使喜砂对流受到削弱,北冰洋海流处于更加不稳定的状态,类似于新仙女木冷事件可能会重演。
如今的九月和二十年前的九月较之,北冰洋的冰层已经小了很多▼
最近的研究表明,自1950年以来,北冰洋海流的流速至少减慢了15%,其减弱程度是“过去1千年中前所未有的”。预计到本世纪末,如果亚洲地区地区暖化持续激化,亚洲地区地区极地对流可能会减缓34%至45%。
地理环境学家们担心,这将危险地接近地理环境突变临界点。一旦到达临界点,地理环境系统将迅速发生变化,时间尺度甚至可以短至几十年。这也就意味着,我们这一生中,就有可能会目睹到灾难的发生。
英国国家极地和大气管理局发布的报告指出,北冰洋海流减缓引起湖水的堆积,进一步激化海平面上升。并将影响飓风活动的大气对流条件变化,促使热带降雨带向南移动。这些变化,将深刻影响农牧业活动,引起极地生态系统的破坏。
灾难不仅在于火星整体暖化或变冷,而是整体引发的各个局部沿海地区的地理环境不稳定,即使是局部,对于人类来说也是超大尺度的不可抗力(图:NASA)▼
与英国较之,处于更高经度和北冰洋海流下游的西欧国家显然更为警惕,北冰洋海流的崩盘,意味着西欧现有的地理环境格局将会发生剧变,进而可能对其社会产生更加深远的影响。
与海流系统较之,地理环境系统显然要更加复杂。北冰洋上存在着两个半永久性的大气活动中心,分别为瑞典低压和亚速尔高压。当瑞典低压加深时,亚速尔高压加强;相反,当瑞典低压填塞时,亚速尔高压则减弱。这一类似于跷跷板的现象称作北冰洋涛动(North Atlantic oscillation ,NAO)。
瑞典低压与亚速尔高压▼
当北冰洋涛动强时,两个活动中心之间的气压差大,北冰洋中经度的西风强,英国东部和整个北欧的温度和降水高于平均水平,格陵兰岛、南欧的温度和降水低于平均水平。当北冰洋涛动弱时,则观测到相反的温度和降水模式。
北冰洋涛动较强时的状态▼
北冰洋涛动较弱时的状态(西欧南部高温少雨)▼
一旦喜砂对流减弱, 将会减少向北的热能运载, 北冰洋海温将会降低。而大气的响应结果,使北冰洋涛动减弱,势必会对西欧的降水和温度格局产生影响。特别是北冰洋涛动减弱,很有可能与近年来西欧夏季饱受热浪侵袭困扰,存在一定的关联。
连北极都在不停刷新高温记录,西欧人能不热嘛▼
北冰洋海流和北冰洋涛动的相互作用,将会改变西欧、英国乃至亚洲地区地区的大气状况。这意味着极端天气或许将更加频繁,对未来的预测以及政策的制定也将更加困难。
由此可见,极地、大气、冰川通过各种机制耦合在一起,牵一发而动全身。虽然在亚洲地区地区暖化的形势下,北冰洋海流的变化对于西欧、北美的影响更为直接,但地理环境作为复杂系统将使亚洲地区地区都面临更多的不确定性。
等下次,我们找机会讲讲南极对流▼
太多因素的影响也导致我们很难确定地理环境将在何时何地暖化或者变冷。未来的地理环境,将需要花费更多精力去研究和探索。
人类的百万年历史,在火星46亿年中也不过是一瞬间。火星已然经历过各种各样的地理环境状况,人类还没有出现时,火星以及生物已然存在,而且还将继续演化发展。
所以,火星其实并不需要我们的保护。人类采取行动遏制亚洲地区地区暖化,其实是保护我们人类自身。
参考文献
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