偶然从一个中学生论坛上，找到自己10年前写的一小段科普文字。最初放在个人主页下的，后因为服务器的更换，丢掉了。时过境迁，重新偶然发现，很有点惊喜。既然对孩子有用，就重新放在这里。

*****************************************************

全球变暖为什么可能使欧洲变冷？　
　
周天军　　
　
　　1999年1月30日《科技日报》报导，德国波斯坦气候变化研究所的科学家斯台芳·拉姆斯托夫　(Stefan　Rahmstorf)通过计算机模拟证明，全球气候变暖有可能导致欧洲大陆进入冰期，从而使欧洲人面临一场将持续数百年的极其寒冷的气候。拉姆斯托夫的这项研究成果，荣获了美国詹姆斯——麦克唐纳基金会颁发的“百年奖”，奖金100万美元，与1998年诺贝尔物理奖(97万美元)持平。那么，全球变暖为什么可能使欧洲变冷？拉姆斯托夫的研究成果何以能够获此殊荣？这要从北欧气候与海洋环流的关系谈起。　　
　
有一定地理常识的人可能会发现，尽管北欧和北美所处纬度差不多，但是气候却相差很大，前者比较温暖，后者则非常寒冷。举例来说，挪威的博德（位于　67°17′N，14°25′E　）1月份平均温度为-2摄氏度，7月份为14摄氏度，而阿拉斯加的诺姆　(位于　64°30′N，147°52′E　)1月份平均温度为-15摄氏度，7月份为10摄氏度。显然，地处北欧的博德要温暖得多，特别是在冬季。这一切，要归功于“北大西洋输送带环流”的贡献。那么，什么是“北大西洋输送带环流”？它又是如何影响北欧气候的呢？　　
　
北半球世界大洋的表层，受风和地球自转的影响，在副热带都存在一个巨大的顺时针涡旋，被称为“副热带涡旋环流”，它是大洋表层“风生洋流”的一部分。对于北大西洋，亦如此。来自热带的温暖的表层海洋，通过很强的向北的墨西哥湾流，达到了北大西洋副热带涡旋环流的西端。如果像太平洋那样，沿着副热带涡旋环流，墨西哥湾流向北伸展的距离将不会很远，对北欧气候也就不会有多大影响。但是，北大西洋的情况，却和太平洋大不相同。　　
　
在全球海洋环流中，除了海表受风吹动产生的“风生洋流”外，深层还存在因海水密度梯度而形成的深海环流，由于海水密度是由温度和盐度决定的，所以这种环流被称为“温盐环流”。全球大洋温盐环流的图象大致如附图所示，其在北大西洋的部分，和海洋表层的墨西哥湾流一起，被称为“北大西洋输送带环流”。该输送带的源动力，是位于北大西洋的两个巨大的海洋“水泵”：一个在格陵兰以东，一个在南拉布拉多海，它们对海表的水施加一种额外的拉力。就像浴盆里的水被地漏口吸下去一样，这两个“水泵”把海水从表层拉到海洋的深处，然后在离洋面2-3公里的深处，向南流去，抵达南大西洋，这部分自北而南流动的海水，被称为“北大西洋深层水”。这种很强的深层经向海流，只存在于大西洋，而在太平洋和印度洋则没有。在海表，“水泵”的作用是把温暖的墨西哥湾流向北拉到很高的纬度上，直至抵达格陵兰东部和南拉布拉多海，随后因密度变大而下沉。墨西哥湾流的流速为亚马逊河流速的100多倍，它携带的来自热带的温暖海水，以一万亿千瓦的功率（这相当于全世界能耗的100倍），把大量的热量释放到北部的大气中，把欧洲的空气加热了大约5摄氏度。如果没有这股暖流，整个斯堪的那维亚半岛都将被冰层覆盖，汉堡和柏林将变得比西伯利亚还冷。因此，正是“北大西洋输送带”中巨大的海底“水泵”，把源自热带的温暖的表层海水抽向北边的高纬海域，通常可以抵达格陵兰海域及挪威北部（靠近博德），期间释放热量，加热大气，使得北欧气候温暖。在过去数百年来，这种“免费”的加热系统一直可靠地工作着，使得生活在北欧的人们深受其惠。但是，现在受到全球变暖威胁的，正是这种对于欧洲人来说至关重要的泵水过程。　　
　
北大西洋强劲的海底“水泵”，是一种自我维持的强迫反馈系统，它非常脆弱，如果有什么东西打断它，整个输送带就会停止不动，使得欧洲的“免费”加热系统关闭。这种情况，历史上可能曾经出现过。科学研究表明，地球气候曾经出现过多次非常寒冷的冰期，最近一次冰期出现在距今大约1.8万年以前。在冰期，格陵兰海和拉布拉多海都被平均厚度达2000多米的冰层覆盖，因此，“水泵”停止工作。格陵兰陆冰和大西洋海底的沉积物中，记载着地球气候过去变化的信息。科学家根据这些地球气候“档案”，发现在1.8万年前最后一次冰期结束后，覆盖欧洲和北美大陆的冰川快速融化，几千年后，输送带重新开始形成，“水泵”恢复工作，欧洲气温逐渐变暖，恢复到现在的水平。但是，在距今大约1.1万～1万年前，欧洲气候再一次突然变冷，北大西洋海水温度比现在冷7-8摄氏度，欧洲大陆林木退化，茂密的森林被耐干冷的草原和稀疏的苔原代替，原本只能在极区生长的一种被称为“仙女木”的花，这时候在欧洲大陆上竞相开放。因此，这次冷期，就被叫作“新仙女木冷期”。导致这次气候变冷的罪魁祸首，可能就是因为冰川融化，使得排入格陵兰海和拉布拉多海的淡水增多，在海表形成淡水层，表层海水密度减少，原本在此沉到几千米深处的表层海水，此时因为变轻而不能继续下沉，结果“水泵”停止工作，输送带关闭，北欧因为不再得到巨大的热输送而骤然变冷。　　
　
最近的一万年来，地球气候是比较稳定的，于是才有人类文明的诞生与发展。但是自工业革命以来，化石燃料的大量燃烧，使得排入大气的温室气体急剧增加，造成全球气候变暖。因此，科学家们一直担心，人类对气候系统的干扰，可能触发出新的气候不稳定。拉姆斯托夫的贡献在于，他系统性地研究并证明了人们担忧以久的这种危险并非空穴来风。根据拉姆斯托夫的研究，全球变暖对欧洲大陆的影响，遵循着这样一条因果链：全球气候变暖，气温升高——高纬冰川融化，海洋地区的降水量和降雪量增加——排入格陵兰海和拉布拉多海的淡水增多——表层海水变淡，密度减少——表层海水下沉减弱，“水泵”功率变弱甚至停止运转——墨西哥暖流改变方向，达不到高纬海域——北极冷空气肆虐欧洲——欧洲出现区域性冰期。　　
　
可见，气候变暖如果使得北大西洋强劲的“水泵”完全停止运作，对于生活在欧洲特别是北欧的人们来说，其影响将是灾难性的。实际上，即使该“水泵”仅仅变弱或强度摇摆不定，由此导致的欧洲气候强烈振荡，也将造成巨大的损失。这就是人们特别是生活在欧洲的人们为何如此关心拉姆斯托夫的研究成果的原因。　　
　
由于包括海洋环流在内的地球气候系统是极为复杂的，拉姆斯托夫建立在高性能计算机上的数值模型，目前还不能给出冰期何时到来的绝对结论，但是有一点可以肯定，人类活动已经影响到北大西洋输送带的正常工作，欧洲气候正变得越来越反复无常。至于未来北大西洋“水泵”是否会完全消失，目前尚难以断言。