編譯/喬心月

美國亞利桑那大學(xué)的喬埃倫·拉塞爾對南大洋（南冰洋）的狂暴海風(fēng)至今仍心有余悸。她在1994年剛開始她的海洋學(xué)家職業(yè)生涯時，曾花了兩個月時間在那里進行考察研究。在她的記憶里，那是一次非常折磨人的航程。狂風(fēng)呼嘯，更糟的是，狂風(fēng)在海上激起了巨大的海浪。她回憶當(dāng)時的情景說：“海浪太高了，我們的長達100米的船只在風(fēng)浪中上下顛簸，就好像在沖浪一樣，一會被甩入浪谷底下，一會又被另一波巨浪高高拋起。山一樣黑壓壓的水浪從空中傾瀉在我們身上?！?/p>

而在今天，對于同樣的航程來說，情況可能更糟。南極洲周圍的波浪越來越?jīng)坝?，圍繞南極洲這塊大陸的西風(fēng)正在向南移動，風(fēng)力也越來越強，快速移動的西風(fēng)帶在海上形成洶涌的波濤。對于人類來說，南大洋是一個遙遠的世界，但那里發(fā)生的事情卻將影響到我們所有的人。

風(fēng)對遙遠的南大洋的作用究竟意味著什么？在科學(xué)家的眼中，南大洋就是深海的門戶，驚人數(shù)量的熱量和二氧化碳或在這里進入海洋，或在這里從海洋中逃逸出來。而風(fēng)的變化會在很大程度上影響熱量和二氧化碳在海洋中的進進出出。在短期內(nèi)，深海將吸收更多的熱量，減緩地球表面變暖趨勢，有點像在炎夏天氣里，在打開門的那一瞬間，大量熱氣涌入屋內(nèi)。但在這種短暫的變暖趨緩之下，隱藏著巨大的危險：如果通往深海的這扇“門”開得過大，將導(dǎo)致深海中的二氧化碳大量逃逸；反之，如果這扇“門”猛然關(guān)閉，地球表面——我們生活的地方——的變暖趨勢將加速，最終比現(xiàn)在更熱！

風(fēng)力加大只是全球氣流循環(huán)模式變化的表現(xiàn)之一。隨著二氧化碳水平的上升，地球氣候帶的分布正在重新劃分。南北緯30°的干燥氣候帶正在向兩極地區(qū)擴大和蔓延。而這種變化所帶來的影響，拉塞爾在她所居住的地方已經(jīng)感覺到了。她說：“我們已經(jīng)歷了13年的干旱天氣。干燥的冬天意味著蓄水池面臨著巨大的壓力，人們可以看到湖泊周圍因水位下降留下的‘浴缸環(huán)’（浴缸上的一圈圈污垢），可以看到連耐旱的仙人掌也因缺水而萎靡下垂，還可以看到因氣候太干燥而導(dǎo)致樹皮甲蟲大量出沒于森林，危害樹木。”

風(fēng)之變化影響之一：熱帶地區(qū)擴大

地球表面風(fēng)模式會因為季節(jié)變化和山川地形變得更為復(fù)雜，但主要還是以哈德利環(huán)流模式為主（請參閱相關(guān)鏈接《哈德利環(huán)流》）。然而，如今這種情況已經(jīng)發(fā)生了變化。研究證明，人類產(chǎn)生的二氧化碳排放已導(dǎo)致哈德利環(huán)流的范圍擴大了大約200千米。氣候模型也表明，哈德利環(huán)流正在隨著全球變暖而擴大。

換句話說，受地球風(fēng)帶變化影響，熱帶地區(qū)正在擴大。這意味著，赤道附近的濕潤綠色地帶將擴大，但與此同時，受熱帶風(fēng)暴影響的受災(zāi)地區(qū)也將擴大?？茖W(xué)家還預(yù)測，亞熱帶地區(qū)也將擴大，那里的氣候?qū)⒆兊酶痈稍?。對于生活在沙漠帶更南或更北干旱地區(qū)的數(shù)億人來說，這是個非常糟糕的消息。氣候宜人的地中海地區(qū)很受人們喜愛，但由于氣候變化，人們心目中的這個居住天堂很可能成為受影響最大的地區(qū)。除了地中海，受影響地區(qū)還有美國西南部、澳大利亞南部、非洲和南美洲。

我們也許還將承受地球風(fēng)帶變化帶來的更為廣泛的影響，包括對魚類資源和農(nóng)業(yè)收成的影響等。這種變化也許還會引發(fā)爭奪水資源的戰(zhàn)爭，造成大量氣候難民。

地球風(fēng)帶變化已經(jīng)是不爭的事實（盡管全球變暖不是造成地球風(fēng)帶變化的唯一原因。請參閱相關(guān)鏈接《臭氧層空洞與西風(fēng)帶變化》）。在過去半個世紀里，西風(fēng)帶一直在加速向兩極地區(qū)推進。這一點對于地球氣候非常重要，因為風(fēng)的變化會對海洋產(chǎn)生影響。海洋就像一塊巨大的海綿，吸收了我們過量排放的二氧化碳的一半，并吸收了由于較高溫室氣體水平令地球產(chǎn)生的過多熱量的90%。如果沒有海洋巨大的吸收能力，在過去一個世紀里，這個世界會比現(xiàn)在熱得多，變暖的速度也會快得多。

南大洋的重要性在于，作為大氣和海洋之間最大的“門戶”，狂風(fēng)巨浪大大加劇了大氣和海洋表層水之間的熱量與氣體交換。更重要的是，在其他大多數(shù)海洋里，表層溫暖的水“漂浮”在較冷的深海水的上面，在一定程度上阻止了海水的垂直混合。但在南大洋，由于表面水域和深海水域之間的溫差不大，風(fēng)更容易推動表層水下沉或攪動深海水上涌，造成海洋表層水與深海水的混合。因此，盡管南大洋吸收了大量的熱量，海水依然會很冷。但平均來說，南大洋快速變暖的速度是其他海洋的兩倍。

風(fēng)之變化影響之二：“吸熱池”不堪重負

好消息是，南大洋這扇“門”現(xiàn)在稍稍打開。在過去10年里，海洋較之以前吸收了更多的熱量（部分原因可能是受到風(fēng)的模式改變的影響），這可能也正是為什么過去10年里全球平均表面溫度沒有之前上升得那么快的原因。

變暖暫緩是好事，海洋暫時幫助了我們，但未來會怎樣呢？科學(xué)家指出，這最終可能對我們造成傷害。大量熱量被“傾瀉”進入海洋，其結(jié)果可能是，海洋這扇巨大的吸熱之“門”將砰然關(guān)閉。隨著表層水體變暖，無論是否有風(fēng)的介入，表層水與深海水的混合將會變得更加困難。這意味著，一旦這種情況發(fā)生，全球表面溫度會以更快的速度迅速攀升?？茖W(xué)家說，在海洋這個巨大的“吸熱池”不堪重負之前，我們只有極為短暫的時間來對此做出反應(yīng)。

就二氧化碳而言，海洋這扇“門”開得太大與完全關(guān)閉同樣危險。2007年的一項研究表明，在過去20年里，南大洋一直在持續(xù)穩(wěn)定地大量吸收二氧化碳。這聽起來是一個令人安心的好消息，但實際上卻令人擔(dān)憂。在海洋大量吸收二氧化碳的同時，大氣中的二氧化碳含量還在繼續(xù)急劇上升。從理論上說，二氧化碳溶解于海洋表面水體的數(shù)量主要取決于大氣水平，大氣中二氧化碳越多，進入海洋的二氧化碳也越多。但實際情況并非如此。

為什么會這樣？這可能與地球風(fēng)帶變化有關(guān)。一項研究指出，由于海水中的二氧化碳的濃度不如大氣中的高，風(fēng)只要攪動海洋上層1～2千米的海水就可增加二氧化碳的吸收量。但如果風(fēng)攪動起更深水域的海水，則可能起到相反的作用，海洋將減少吸收二氧化碳，甚至反過來釋放二氧化碳。這是因為在數(shù)千萬年里，生活在海洋表面的有機生物死亡后下沉，深海水域通常積聚了高濃度的二氧化碳，風(fēng)攪動深海，富含二氧化碳的海水就會涌向海洋表面。而這正是海洋目前的現(xiàn)狀。

當(dāng)風(fēng)的變化導(dǎo)致南大洋的“門”開得足夠大時，就會降低其吸收二氧化碳的能力；如果這扇“門”繼續(xù)開大，海洋甚至還會釋放二氧化碳?？茖W(xué)家如今認為，上一個冰河時代結(jié)束時就曾發(fā)生過這樣的事，當(dāng)時大氣中的二氧化碳水平明顯上升，從百萬分之190猛增到百萬分之260，由此產(chǎn)生的氣候變暖結(jié)束了冰河時代（幸運的是，如今南大洋深海中存儲的二氧化碳比兩萬年前要少得多）。

即使不考慮深海二氧化碳逃逸的問題，海洋吸碳能力的下降無疑也是個壞消息。最近的一項研究描繪了令人不安的未來圖景：到本世紀末之前，世界將變暖2℃～3℃，正如300萬年前上新世中葉的氣候變暖期那樣。海洋沉積物的研究表明，那時最活躍的海洋環(huán)流系統(tǒng)是大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流——寒冷、含鹽量高的海水沉到北大西洋水底，然后向南流動。

一項新的研究表明，盡管大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流活動減弱，但在南大洋的活動卻在加強。由于南極洲周圍的海冰正在消失，風(fēng)力加大，攪動深水中的二氧化碳釋放到大氣中。北大西洋深水中也含有大量的二氧化碳。這就帶來了雙重打擊。海洋將從吸收二氧化碳的“大海綿”變成促使釋放更多二氧化碳的大隱患。

風(fēng)的變化正在令海洋變得更加狂暴，海洋學(xué)家正在對南大洋進行考察研究，但海洋這扇巨大的“門”無論是開還是關(guān)都存在巨大的危險。如果它開得太大，深埋在海底的二氧化碳有可能被釋放出來；如果它“砰”地關(guān)上，更多的熱量和二氧化碳將滯留在大氣中。更重要的是，一旦它關(guān)閉，有可能在短時期內(nèi)無法再次打開。

哈德利環(huán)流

風(fēng)向風(fēng)力的移動模式源自于太陽熱量和地球自轉(zhuǎn)。在赤道附近較為廣泛的區(qū)域內(nèi)，風(fēng)通常從東面吹來；而在30°緯度向南或向北的區(qū)域內(nèi)，風(fēng)從西面吹來（見圖所示）。在赤道附近，炎熱而潮濕的空氣向上升起，產(chǎn)生大量雨水，供養(yǎng)著郁郁蔥蔥的熱帶雨林。吹向赤道地區(qū)表面的風(fēng)取代熱帶地區(qū)的熱空氣，并受地球自轉(zhuǎn)影響產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，形成了被稱為“信風(fēng)”的東風(fēng)帶。在高高的大氣層中，從熱帶升起的熱空氣向兩極地區(qū)移動，在大約30°緯度的地方下沉。干燥下沉的空氣幾乎沒帶來任何降雨，在這一地區(qū)形成一條環(huán)繞全世界的沙漠地帶。這種因太陽作用和地球自轉(zhuǎn)作用產(chǎn)生的覆蓋全球的氣流大循環(huán)模式被稱為“哈德利環(huán)流”。在南北兩半球，下沉氣流中的一部分向極地方向移動，導(dǎo)致兩極附近成為西風(fēng)盛行的地區(qū)。

隨著全球變暖，地球兩半球的哈德利環(huán)流正在擴大，推動西風(fēng)帶快速向兩極地區(qū)移動，并對地球氣候產(chǎn)生巨大影響，對人類生活產(chǎn)生重大后果。

臭氧層空洞與西風(fēng)帶變化

人類污染環(huán)境的另一個后果—— 南極洲上空的臭氧層空洞也正在對哈德利環(huán)流變化和西風(fēng)帶變化產(chǎn)生影響。

臭氧層可吸收紫外線，保護我們免受紫外線傷害，并溫暖高層大氣。沒有臭氧層，平流層會變得很冷。氣候模型表明，一個更冷的北極平流層將會驅(qū)動它下面的西風(fēng)帶更多更快地向南移動。

有研究認為，臭氧層空洞或許是促使南半球西風(fēng)帶發(fā)生變化的主要推動力量。由于禁止使用破壞臭氧層的化學(xué)物質(zhì)，南極臭氧空洞如今正在縮小，所以這種影響也相對在變小。但是，今天的溫室氣體排放增長速度快于以往任何時候。

接下來會發(fā)生什么？目前尚不清楚。有科學(xué)家預(yù)測，在未來50年左右，臭氧層空洞和溫室氣體排放兩種因素的影響將不相上下。在那之后，隨著海洋吸收二氧化碳能力的變化，南半球的哈德利環(huán)流將重新開始擴大，推動西風(fēng)帶向南推進，風(fēng)力將變得更強。

哈德利環(huán)流決定沙漠區(qū)域的范圍

哈德利環(huán)流決定了與赤道相接的沙漠區(qū)域的范圍，盡管因大陸山川等地形的影響，現(xiàn)實世界中的模式要復(fù)雜得多（左）。這些區(qū)域如今正在向極地方向移動，但如果二氧化碳水平更高，也可能會突然向更接近赤道的方向移動。