在格陵兰岛东北部附近，格陵兰海上覆着海冰。今年夏天，北冰洋的海冰面积达到有记录以来第二低，北极地区海洋的变化将极大地改变地球许多地方的气候。
摄影：LAWRENCE HISLOP
撰文：CHERYL KATZ
弗拉姆海峡位于高纬度北极地区，坐落于挪威和格陵兰岛之间。这里的夏季海冰急剧减少，每年都会来此研究的科学家表示，看见那些消失的地方，仿佛忆起了已故的朋友。
“我第一次站在这里是在2008年，当时还能在冰面上行走，”挪威极地研究所（NPI）的海洋学家Paul Dodd说道，他正站在科考破冰船的甲板上，向着本初子午线附近的地点做手势。他的团队正准备在这片开阔水域，采集温度、盐度、溶解碳和其他化学数据等样本。这里现在只有零星几块浮冰。
全球升温，冰在融化，但这个地方很特别：这里的海洋变化将极大地改变地球许多地方的气候。
弗拉姆海峡，南面的格陵兰岛、挪威和伊尔明厄海的水域，组成了全球洋流“传送带”的控制室，这些洋流围绕着整个地球。但只有在这里和南极洲，海面上的水才会变得足够重（寒冷和盐度增加了海水的密度），一直沉到海底，并沿着海底延伸的方向，快速下沉。这为“传送带”大西洋经向翻转环流（AMOC）提供了动力，这个洋流则负责调节全球温度和天气。
一项新研究警告称，由于温室气体带来的气候变暖，九大重要气候系统之一的AMOC快要到达临界点了。任何一个系统突破阈值，都会迅速引发不可逆转的变化，使得其他系统失控，导致连锁反应，从而给全球带来灾难性后果。上周，国际顶级气候科学家将这一分析结果发表在《自然》杂志上，文章称，突破临界点所带来的风险超过我们大多数人的认知。
世界气象组织和联合国环境规划署的另外两份新报告显示，2018年，全球温室气体排放达到新高，而且还将继续攀升。
AMOC传送带可能已经出现了一些受影响的迹象。在巴哈马和非洲之间，横跨大西洋中部的一个海洋探测器网络记录到，在过去10年里，洋流减速15%。最近一项模拟研究表明，减速始于半个世纪前，即碳排放开始剧增的时候。
9月，政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布了《关于气候变化中的海洋与冰冻圈的特别报告》。文中预测，如果碳排放继续以目前的速度增长，那么到2100年，传送带将减弱三分之一。这将引发一系列变化，包括洪水、海平面上升、天气系统混乱等。
这就是为什么Dodd对冰川融化感到惋惜。自1990年以来，NPI科学家一直在监测弗拉姆海峡。NPI海洋学家、今年的探险队队长Laura de Steur告诉我们，他们发现，格陵兰岛东部水域不仅在升温，而且盐度在降低。格陵兰岛冰川融化、北极海冰融化，再加上西伯利亚降水量增加带来河流水位上涨，导致大量淡水涌入弗拉姆海峡；de Steur表示，在过去10年的前5年里，淡水量增加了60%。
目前我们还不清楚这些因素是否导致了传送带洋流减速，但de Steur和其他海洋科学家认为，从某种意义上来说，如果这里的海水盐度不足，或者太过温暖，或者两者兼而有之，那么海水就会因为太轻而无法下沉，从而干扰全球气候系统最基本的推动力之一。
地球气候系统的其他关键要素可能也在向临界点迈进，包括夏季海冰（模型预测，最早在2036年，夏季海冰就会消失）、永久冻土（北极大片地区的永久冻土正在快速解冻）、广阔的格陵兰冰盖、亚马逊雨林等。
科学家们正在收集放在弗拉姆海峡的仪器阵列。
这些都将对全球环境造成深远的影响。但当涉及海洋时，其中一个问题最为突出。地球表面超过70%都是海洋，而且自工业时代以来，人类产生的三分之一的二氧化碳，及其带来的90%的多余热量都存储在海洋中。
荷兰乌得勒支大学的海洋学家Henk Dijkstra说：“这是人人都害怕的临界点。从本质上说，是淡水流入导致大西洋环流崩溃。”
酷热的夏天
今年9月初，哈康王子号科考船离开挪威斯瓦尔巴特群岛，踏上了探险之旅。彼时，酷热的夏天已经接近尾声。6月，格陵兰岛部分地区的温度比正常情况高出4.4度；7月是有记录以来地球上最热的一个月，格陵兰冰盖在三年内融化了300多亿吨的冰。今年，格陵兰岛的径流把近3300亿吨的淡水冲入沿海海域。根据1979年开始的卫星监测数据，这个夏天，北极海冰的面积达到有记录以来第二低，比正常情况缩小了200多万平方公里。
少冰的情况让研究人员从一开始就举步维艰。哈康王子号科考船向西航行了555多公里，穿过弗拉姆海峡，才找到一块面积和硬度都符合要求的海冰。科学家在上面进行了化学和物理测量。这种海冰极少的情况已经连续出现了三年，这里大部分海冰都被最近的风暴和海浪破坏了。
NPI海冰科学家Dmitry Divine用了很多时间在控制室里向外张望，寻找海冰。他沮丧地说：“2016年，我们有19个海冰站。整个区域到处都是冰站。当时的海冰很不错，在上面工作很放心。但现在不是这样了。”
最终，我们一路来到了格陵兰岛东北海岸，才找到足够厚的冰。船长将船挤进浅水冰山的“坚冰”区域。我们穿着笨重的“救生服”——虽然不太舒服，但如果冰层融化，它会救我们一命——前往格陵兰海表面的白色硬冰层进发。Divine在这里钻出来的冰芯将被送去分析，得出盐度、厚度、形成时间等数据，以及从北冰洋向南流动的固态水的其他重要特征。
与此同时，de Steur和同事正在分析液态水的特征。在向西航行的过程中，de Steur在海洋观测仪器中检索并上传了数据，这些仪器在过去两年里，一直在水下监测水温、盐度和洋流的情况，寻找影响深海海水形成的变化因素。
深海海水是海洋传送带的推动力。AMOC主要形成于弗拉姆海峡，即北极和北大西洋之间的主要通道。温暖、含有盐分的大西洋海水顺着墨西哥湾暖流，从热带一路向北，在这里与低温、含盐量较低的北极海水相遇。混合后的海水温度降低，开始下沉并向南移动。两股洋流的密度不同，再加上海风的影响，形成了海洋环流。
De Steur说，到目前为止，深海海水的形成还没有任何变化。但她过去曾观察到，海水在变暖，含盐量在降低，这可不太妙。
“这说明，监测这一通往北极的关卡是多么重要，”de Steur说：“我们看到了变化……这些变化将会传递到大西洋，造成一些影响。我不知道是明天还是明年，但如果事态继续这样发展下去，那么总有一天会带来一些后果。”
巨大的谜团，缺失的碎片
在精准描摹AMOC的情况时，科学家遇到的一大问题是：缺乏对整个洋流路线的长期观察。NPI的研究最为持久，他们对洋流源头附近的变化提出了严重警告。但他们不知道的是，AMOC向南之后的情况，弗拉姆海峡的变化需要多久才会表现出来，以及会带来怎样的后果。
在更靠南的地方，负责测量的是RAPID-MOCHA。这组系泊设备位于加那利群岛和巴哈马之间，监测结果显示，过去10年，AMOC的流速下降了15%。迈阿密大学的海洋学家、该项目的首席研究员Bill Johns告诉我们，2004年，项目启动；2008年，发现洋流开始减弱；2009年至2010年，流速骤然下降了30%。但Johns表示，信号有“干扰”，因此很难从气候变化的影响中，找出自然变化。
2014年，科学家安装了一组名为“OSNAP”（北大西洋亚极地地区海洋翻转环流）的新仪器。具体位置在格陵兰岛南端和苏格兰之间，靠近洋流最深处，并向南加速的地方。但佐治亚理工学院的海洋学家、项目负责人Susan Lozier表示，现在就判断AMOC的强弱还为时过早。
洋流系统是一个巨大的谜团，荷兰皇家海洋研究所的海洋学家Femke de Jong说。他没有参与此次哈康王子号科考探险。这次探险的任务是把“浮标”扔进大海，看看流入弗拉姆海峡的淡水，是否会进入影响AMOC形成的关键地区。
“而我们连一半谜团都没解开，”他说。
然而，历史气候模型发现，近几十年来，传送带的流速明显降了下来。德国波茨坦气候影响研究所海洋学家、气候学家Stefan Rahmstorf说，古气候证据显示，在至少1000年时间里，目前的AMOC是最弱的。他自己的研究结论是，这个系统持续减速至少已有50年，这与人类碳排放增多的时间一致。
Rahmstorf说，这背后的原理显而易见：人为造成的气候变暖导致北大西洋表层海水密度降低，从而减缓了AMOC的流速，“这就是我们观察到的现象”。
海冰漂浮在斯瓦尔巴特群岛和格陵兰岛之间的弗拉姆海峡。
如果传送带停摆……
传送带是否快要达到临界点了？
“这是一个很重要的问题，没人能回答，”Rahmstorf说：“我认为，我们有充足的证据证明，在某处有一个阈值，而且越来越多的证据表明，AMOC正在减弱。这意味着它正朝着临界点而去。”
IPCC最近发布的海洋气候变化报告预测，虽然AMOC在本世纪将大幅减弱，但在2100年以前不太可能崩溃。按照我们现在的碳排放速度，模型给出的崩溃时间在2300年。
乌得勒支大学海洋学家Dijkstra警告说，这些模型可能过于乐观。它们忽视了格陵兰冰盖融化带来的影响，忽视了另一些可能性，比如有几年，北大西洋上空的降雨尤其多，这些淡水可能会淹没整个系统，打破平衡。
“这很危险，”他说：“我认为人们低估了这一点。”
传送带停摆将会带来严重后果。
在过去的大规模气候变化中，可以看到AMOC停止的痕迹。
大约95万年前，AMOC突然停止，给地球带来了漫长的冰期。更近一些，大约1.3万年前，AMOC明显减弱后，欧洲迎来了长达2000年的寒冷期，即“新仙女木时期”。虽然我们不确定是什么导致这条传输带停摆，但冰原融化应该是一个重要原因。
即使海洋环流没有完全停下，其减弱也会影响到全世界。墨西哥湾暖流让北欧提升了5.6度，因此如果向北输送的热量减少，那么欧洲的冬天会更冷。2004年的灾难片《后天》夸张地表现了这种情况。
不过科学家表示，不会像电影中那样，冰河世纪在一夜间降临。AMOC减缓的后果需要几十年甚至更长时间才会体现出来，虽然在地质时间尺度，这只不过是一瞬。根据IPCC的说法，海洋热量的增多和输送使得南大西洋变热，将地球上大部分热量向南转移，扰乱对亚洲和南美洲作物极为关键的季风周期。
大西洋两岸的洪水和干旱将加剧，美国东南部和墨西哥湾的飓风也会更加频繁。后续的墨西哥湾暖流会导致美国东海岸海平面上升，把更多温暖的海水推向海岸，湿度可能也会随之上升。
海洋生态系和渔业将受到影响。更重要的是，混乱的海洋环流将对已经不稳定的气流造成进一步冲击，导致更多的夏季热浪和冬季寒潮袭击北美洲和欧洲。
无法遏制的变化？
9月中旬，当我们向东穿过弗拉姆海峡时，秋季的严寒悄然而至。海洋表面形成了一层薄薄的“油脂状冰”，而其他地方则漂浮着“薄饼”一样的冰块。
今年，变暖的海水又一次使结冰速度放缓。根据卫星数据，9月时海冰范围达到有记录以来第三低，10月则再创新低。反射太阳热量的冰越少，北极就会变得越温暖，形成恶性循环。
回到斯瓦尔巴特群岛，在丰富多彩的港口城镇朗伊尔城的港口，de Steur和我一起看了海洋探测器的最新数据。北极淡水洪水在2017年达到顶峰，她说，那之后似乎有所缓解。这是个好消息，但这可能仅仅是因为风把所有淡水吹到了北极。随着风向改变，就像之前那样，淡水可能会被吹到南边。
同时，全球升温和冰层消失仍在继续。De Steur的系泊设备发现，在过去17年里，流入弗拉姆海峡的极地海水上升了近0.56度，而大西洋海水则上升了0.28度。如果这一趋势持续下去，那么将会破坏深海海水的形成，像涌入的淡水一样，抑制传送带的运转。
她说，如果不尽快减少温室气体排放，“我担心这些变化将无法遏制、无法逆转”。
【新的冰河时代在向我们逼近？答案在北极】相关文章：
★ 沙尘暴的成因
★ 李兆洛
