小冰期背后的秘密：加勒比海鹽分與全球氣候

地球歷史上發(fā)生了許多重大氣候變化事件。例如，從15世紀(jì)~19世紀(jì)中葉，一段被稱為“小冰期”的冷卻時(shí)期，給歐洲帶來了重大的動(dòng)蕩。了解這類異常事件背后的機(jī)制至關(guān)重要，因?yàn)樗兄谖覀兝斫馊祟愐鸬娜蜃兣赡軒淼臐撛谟绊憽?/p>

“海洋與濕地”（OceanWetlands）小編注意到，2023年3月11日，加拿大達(dá)爾豪西大學(xué)、基爾海洋研究中心GEOMAR、阿爾弗雷德·韋格納研究所、極地和海洋研究赫爾岑霍爾茲中心（AWI）以及不來梅大學(xué)海洋環(huán)境科學(xué)中心MARUM的研究人員發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于加勒比海鹽分對(duì)氣候的影響的新研究。該研究探究了鹽分在全球氣候調(diào)節(jié)中的關(guān)鍵作用。研究團(tuán)隊(duì)還考察了自然氣候異常，包括著名的小冰期。小冰期，發(fā)生在15世紀(jì)到19世紀(jì)中葉，導(dǎo)致歐洲出現(xiàn)了嚴(yán)重的豐收減產(chǎn)、饑荒和疾病。盡管小冰期是近代歷史中最受研究的氣候事件之一，但其背后的氣候機(jī)制仍然存在爭(zhēng)議。

這項(xiàng)研究的首席作者是安娜斯塔西婭·祖拉夫列娃（Anastasia Zhuravleva）博士。她表示，研究最近的自然氣候異常有助于理解人類活動(dòng)引發(fā)的全球變暖可能會(huì)觸發(fā)的過程和機(jī)制。祖拉夫列娃博士曾是GEOMAR的博士生，于2019年因其博士論文獲得了Annette Barthelt獎(jiǎng)學(xué)金。隨后，她在GEOMAR和達(dá)爾豪西大學(xué)擔(dān)任博士后研究員，完成了這項(xiàng)研究。

上圖：研究人員對(duì)來自加勒比海的沉積核心進(jìn)行了分析。插圖顯示了從沉積樣本中提取的一種被稱為白色圓孔蟲（Globigerinoides ruber）的有孔蟲物種，用于重建熱帶溫度和鹽度的歷史變化。照片：A. Zhuravleva和T. Boeschen，GEOMAR。

祖拉夫列娃博士指出：“研究人員通常認(rèn)為北大西洋亞極地地區(qū)海冰擴(kuò)展和淡化是過去寒冷時(shí)期的潛在誘因，但熱帶大西洋中的過程似乎同樣重要?！?她補(bǔ)充說：“事實(shí)上，與北緯和中緯度地區(qū)不同，熱帶-亞熱帶大西洋的這些最近氣候事件及其對(duì)北半球各地區(qū)的影響，我們了解甚少。這正是我們研究的重點(diǎn)。”

上圖：大西洋表面流速的模擬顯示了墨西哥灣暖流以及研究中的加勒比海沉積核心的位置。這項(xiàng)新研究再次確認(rèn)，北大西洋洋流的經(jīng)向鹽分運(yùn)輸是氣候調(diào)節(jié)的重要反饋機(jī)制。模擬：GEOMAR。

研究團(tuán)隊(duì)為了解歷史氣候異常期間熱帶大西洋發(fā)生了什么，并了解潛在的變化如何影響遠(yuǎn)北的洋流和氣候，對(duì)來自南加勒比海的沉積剖面進(jìn)行了研究，重建了過去1700年內(nèi)表層水的鹽度和溫度。研究人員還分析了浮游生物殼體的同位素和元素組成。

研究結(jié)果顯示，在小冰期期間，該地區(qū)的溫度降低了約1攝氏度。馬赫亞爾·莫赫塔迪（Mahyar Mohtadi）博士是該研究的共同作者，也是MARUM的低緯度氣候變異小組負(fù)責(zé)人。他表示：“這對(duì)于該地區(qū)來說是一次顯著的溫度變化。特別值得注意的是8-9世紀(jì)出現(xiàn)了另一次明顯的降溫。通常溫暖的熱帶海洋的較低溫度導(dǎo)致了較低的區(qū)域降雨，與尤卡坦半島的嚴(yán)重干旱和古典瑪雅文化的衰落相吻合。”

此外，研究人員發(fā)現(xiàn)，北極地區(qū)和歐洲的寒冷氣候異常伴隨著加勒比海鹽度的增加和洋流減弱。根據(jù)AWI和GEOMAR的古氣候?qū)W家Henning Bauch博士的說法：“熱帶鹽分向北高緯度的運(yùn)輸對(duì)于維持亞極地北大西洋表面的高密度至關(guān)重要。這是大規(guī)模洋流循環(huán)的整體穩(wěn)定的前提，包括溫暖的墨西哥灣暖流水的傳輸，這些水體負(fù)責(zé)歐洲溫和的氣溫?！?/p>

通過歷史數(shù)據(jù)，研究人員得以重建了橫跨北大西洋的連接。首次的降溫可能由火山噴發(fā)、太陽(yáng)活動(dòng)降低以及北方地區(qū)海冰和海洋之間的反饋引發(fā)。這項(xiàng)新研究提供了證據(jù)，即向高北緯度運(yùn)輸鹽分的減少將加劇和延長(zhǎng)這些氣候事件。相反，來自熱帶地區(qū)的正鹽度異常的緩慢移動(dòng)最終將增加亞極地北大西洋表面的密度，從而促使洋流運(yùn)輸熱量向北，導(dǎo)致歐洲和北美洲的氣溫較為溫和。

祖拉夫列娃博士指出：“這種鹽度反饋機(jī)制已經(jīng)在模型中得到認(rèn)知，且被認(rèn)為在小冰期期間存在。然而，在缺乏熱帶海洋數(shù)據(jù)的情況下，這些假設(shè)通常只能基于不太直接的降水記錄。”

有證據(jù)表明，墨西哥灣暖流正在減弱，而人為全球變暖很可能是其背后的原因。盡管不可否認(rèn)這種變化將產(chǎn)生全球性的后果，不同氣候機(jī)制之間的相互作用程度一直是一個(gè)未解之謎。這項(xiàng)研究現(xiàn)在確認(rèn)，南北鹽分的輸送對(duì)這些過程起到了關(guān)鍵作用。

感興趣的海洋與濕地讀者可以閱讀全文。研究全文參見：Zhuravleva, A. et al (2023): Caribbean salinity anomalies contributed to variable North Atlantic circulation and climate during the Common Era: Tropical salinification and historical cold anomalies. Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.adg2639. http://doi.org/10.1126/sciadv.adg2639

【思考題】

1. 公園8-9世紀(jì)發(fā)生了另一次明顯的降溫，與尤卡坦半島的嚴(yán)重干旱和古典瑪雅文化的衰落有因果關(guān)系嗎？

2、鹽分的變化如何會(huì)影響全球氣候？我們應(yīng)該關(guān)注加勒比海和北大西洋之間的鹽分分布，以了解未來氣候變化的趨勢(shì)嗎？

3. 小冰期和其他歷史氣候異常是如何與現(xiàn)代氣候變化相聯(lián)系的？我們是否可以從過去的氣候事件中汲取教訓(xùn)，以更好地理解和應(yīng)對(duì)當(dāng)前的全球變暖挑戰(zhàn)？

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文 |王芊佳

審 | Daisy

排版 | Daisy

【拓展閱讀】

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3.極地冰川融化釋放的不僅僅是寒冷的淡水，還有溫室氣體甲烷！

【參考鏈接】

1. How salt from the Caribbean affects our climate

https://www.geomar.de/en/news/article?tx_news_pi1%5baction%5d=detail&tx_news_pi1%5bcontroller%5d=News&tx_news_pi1%5bactbackPid%5d=12123&tx_news_pi1%5bbackPid%5d=12123&tx_news_pi1%5bnews%5d=9175

2. Caribbean salt impacts global weather and climate

https://www.earth.com/news/caribbean-salt-affects-global-climate-study-reveals/

3.Helmholtz Centre for Ocean Research Kiel (GEOMAR). "How salt from the Caribbean affects our climate." ScienceDaily. ScienceDaily, 3 November 2023. <www.sciencedaily.com/releases/2023/11/231103170642.htm>