变化中的北极 （32） 北冰洋的淡水（4）滴答作响的气候炸弹

张武昌2021年9月4日星期六

前文说到，随着全球变暖，北极区域的降水正在增加，这些降水或者直接降到北冰洋，或者降落到陆地，通过河流进入北冰洋，所以北冰洋的输入量在增加。

大西洋和太平洋也有海水流入北冰洋，称为大西洋或太平洋入流水。由于它们是海水，盐度和温度都比淡水高，所以这些温度高的海水位于温度低的淡水下面，形成了表层温度低而下层温度高的情况，与温带和热带海区表层温度高的情况正好相反。

1893-1896年挪威科学家Fridtjof Nansen将Fram号科考船冻结在海冰中进行穿极冰上漂流的时候，就发现了这个现象，他把北冰洋称为上下颠倒的海洋upside-down ocean。这种由盐度主导的海水层化现象被称为β分层，而温带和热带由盐度主导的海水层化称为α分层。

上下颠倒的海洋

北冰洋既接受陆地、天空的淡水输入，又接受大西洋和太平洋的入流水海水，如果没有输出的话，北冰洋就会膨胀爆掉，穿极流Transpolar Drift是这些多余的水流出北冰洋的主要通道。进入北冰洋的淡水增多只是北冰洋淡水含量增加的一个原因，另一个原因是北冰洋有一个环流将淡水挽留，这个环流就是贝福特环流Beaufort Gyre。

贝福特环流Beaufort Gyre和穿极流Transpolar Drift示意图

北冰洋表层淡水含量（黄色代表盐度高、蓝色代表盐度低）

贝福特环流是一个顺时针旋转（反气旋涡）的旋涡，地转偏向力使得旋转的海水向旋涡的中心汇聚，导致淡水在贝福特环流集聚，形成了淡水的凸透镜。

贝福特环流的淡水凸透镜

贝福特环流是由盛行风驱动的环流，北冰洋海冰的减少，使得风力直接作用于海面，导致同样风力的情况下，环流会增强。每隔5-7年，盛行风会改变方向，由顺时针旋转变为逆时针旋转，这时环流会变弱甚至转向，向大西洋释放出淡水。在1960和1970年代，就发生过这种事情，北大西洋的表层几百米都会降温，被称为“盐度巨变Great Salinity Anomaly”，是上世纪最持久和变化最大的海洋气候变化，导致了欧洲的冷冬。

自2003年以来，盛行风一直没有转向，环流内淡水含量一直增加

到目前为止，盛行风已经18年没有转向了，所以目前贝福特环流中淡水的含量比以往多了很多。但是盛行风随时可能转向，什么时候转向，谁也说不准，科学家正在密切关注环流的动态，一旦盛行风转向，会比以往释放更多的淡水，制造一个小小的“后天”。所以科学家称贝福特环流是一个“滴答作响的气候炸弹 Ticking Climate Bomb”。

后天