末日电影并非耸人听闻，洋流真的可以导致气候巨变

2015-10-30 15:15:10 | 来源：玩转帮会 | 投稿：佚名 | 编辑：小柯

原标题：末日电影并非耸人听闻，洋流真的可以导致气候巨变

先说结论，电影后天中的气候剧变绝非耸人听闻：不仅在数学上，存在稳定的解；而且在气候历史上，存在气候剧变的案例。当然时间尺度没有电影中那么夸张。

（1）要说清楚这个故事，首先要从古气候说起。

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图 1 地球的温度历史[1]

众所周知（不知道#-_-），地球的平均气温从地球形成以来就处于不断的变化当中。这种变化是由多种因素决定的。例如太阳辐射（外部因素）、白赤交角和海洋流态（地球内部因素）。多种因素造成地球气候在冰河时代和间冰期之间来回摆动。仅仅在 20000 年前，地球还处于上一个冰河时代（“末次冰期”，动画冰河时代、疯狂原始人，电影史前一万年的故事背景大概就是那个时候）。

海洋在气候变化中起的是怎样的作用呢？海洋承载了地球系统中，90%的热量。而水是自然界中比热容最大的化合物，海洋能够吸收大量热量而不引起很大的温度变化。因此是地球气候的大中央空调，能制冷也能制暖。

而海洋对气候最重要的作用，就是通过洋流（就像海洋中的一条条河流，当然海洋的量级更大，所有河流的流量的总和，只是“黑潮（一条比较大的暖流）”的 1/20）调节气候。整个地球行星尺度的洋流循环，是“温盐环流（Thermohaline Circulation）”，或者称为“大洋传送带（the conveyer belt）”。也就是电影《后天》气候变异的直接因素。

（2）那么问题就来了，大洋传送带如果减缓，甚至停滞，会对地球气候造成什麽影响？

理论上，已有不少研究，讨论了“温盐环流的另一个可能解”。如知名的华人海洋学家黄瑞新[2]

、物理海洋三巨头之一 Stommel[3] 都曾发表过相关文章，指出温盐环流模态变化造成“温盐大灾变（thermohaline catastrophe）”的理论可能。

(3) 可能会有的同学指出，理论解只是理论，实际情况呢？

气候历史上，确实有温盐环流减缓，造成气候剧烈变化的先例。距今不远，大约 12000 前，被称为“新仙女木事件Younger Dryas”的古气候事件。

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图 2 新仙女木事件

新仙女木事件的成因很简单，北美大陆的冰川融化（末次冰期结束时），大量的融水阻止北大西洋的温盐环流向亚极地输送热量，造成地球气候在数百年的时间内骤降15摄氏度之多。数百年、15 度，相对于气候系统的千年 – 万年的时间尺度，不过是弹指一瞬。

更糟糕的是，人类并不清楚，气候系统是一个“稳态”或者“非稳态”系统。想像一个碗中的钢球，这是一个稳态的系统，轻摇一摇碗，钢球不会飞到碗外；小小的扰动，并不会破坏系统的稳定性。而“非稳态”系统，则像指尖旋转的篮球，轻微偏离稳定位置，都会造成系统不可逆的破坏（球掉地上了.……）。可能未来不远的一天，人类对于气候系统的扰动到达临界值，直接引发气候系统的剧烈变化。

“也许是半年，也许是后天就会发生。”弱小和无知不是生存的障碍，傲慢才是。

– Q1: 什麽是 Ice Core temperature?

– A1: 古气候的结果并不是直接直接测量古代的温度。而是在冰盖上钻孔，获取古时候形成的冰芯。冰芯的温度并没有意义，但是冰芯形成的时候，会在其中保留少量的当时的空气成分。古气候学家根据当中的同位素之间的比例，推断当时的温度。

– Q2: 图 2 的温度能否代表全球平均温度？

– A2: 很显然，不能。只有在格陵兰岛附近区域，温度降低了 15 摄氏度[S1]。但是对于当时全球平均温度的变化，并没有很好地估计（因为冰芯不是哪里都有）。

[1]古氣候學

[2] Huang, R. X., J. R. Luyten, and H. M. Stommel, 1992: Multiple Equilibrium States in Combined Thermal and Saline Circulation.J. Phys. Oceanogr.,22, 231–246.

[3] Stommel, H., 1961: Thermohaline Convection with Two Stable Regimes of Flow.Tellus,13, 224– 230.

[S1] http://www.nature.com/nature/journal/v391/n6663/full/391141a0.html

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