北極地區的波弗特環流（Beaufort Gyre, BG）是北冰洋最顯著的表面環流系統之一。它如同北極的“淡水心臟”，通過順時針旋轉將大量淡水聚集在加拿大海盆中心。它不僅調節著北極海洋的鹽度分布，還影響著從北冰洋到北大西洋的水體交換，進而對全球氣候系統產生深遠影響。然而，隨著北極海冰加速消融和大氣環流模式的變化，波弗特環流的未來命運充滿不確定性，即2025年3月31日發表在Journal of Geophysical Research: Oceans的一項研究首次系統性地評估了CMIP6氣候模型對波弗特環流的模擬能力，并揭示了這一關鍵環流系統正面臨的前所未有的危機。

北極熊。攝影師：趙宇 ?綠會融媒·“海洋與濕地”（OceanWetlands）【圖文無關】由德國阿爾弗雷德·魏格納研究所領銜的國際團隊分析了27個全球氣候模型（CMIP6）的數據，并發現了一個驚人的現實：多數模型在模擬歷史時期的波弗特環流時都夸大了它的強度、面積和向北延伸范圍（圖1）。部分模型中的環流面積甚至達到觀測值的10倍，這仿佛給北極裝了一個“巨型渦輪”。這種偏差可能源于模型對海冰厚度和大氣壓力系統模擬的不足。有趣的是，盡管模型在環流表現上參差不齊，但其對波弗特高壓的模擬卻相對準確。這暗示著海冰與海洋的復雜互動可能是模型誤差的關鍵來源，畢竟當海冰像“盾牌”一樣覆蓋海面時，風對海水的驅動力會大幅減弱。

圖1: 波弗特環流（BG，藍色箭頭）和波弗特高壓（BH，紅色陰影）的示意圖。本研究中用于描述CMIP6模型中擴展的BG domain的“BGx box”用黑色表示。BG和BH的中心以及海冰厚度最大值（SIT max）的位置分別由第1、2和3幀表示。第3.4節中用于比較鹽度的western Fram Strait和Davis Strait區域分別在灰色框A、B中。（圖片來源于論文）

研究團隊聚焦了兩種氣候情景：中等排放（SSP2-4.5）和高排放（SSP5-8.5）。結果顯示到2100年，大多數模型預測波弗特環流將顯著萎縮甚至消失，尤其是在高排放情景下，18個模型中10個的環流完全消失（圖2）。而這一變化將引發一系列連鎖反應，例如淡水儲蓄流失、洋流格局重塑，以及大西洋環流擾動。

導致環流衰落的主要“元兇”有兩位，即海冰變薄和波弗特高壓減弱。前者看似矛盾，即海冰減少本應讓風更直接驅動海水來增強環流，但模型顯示當海冰厚度跌破2米后，大氣壓力的影響反而占據主導。因此，隨著北極向“薄冰時代”過渡，波弗特高壓的減弱直接削弱了驅動環流的“風之手”。更令人值得警惕的是，這種變化存在臨界點效應——研究通過計算發現當海冰完成“2米臨界過渡”后，大氣壓力與環流面積的相關性顯著增強，形成“越弱越弱”的正反饋循環。這意味著一旦突破氣候系統的某個閾值，環流衰退可能加速失控。盡管模型整體指向環流衰退，但部分模型仍與主流預測存在分歧——例如ACCESS-CM2模型預測環流會擴張，但這可能源于其對海冰動力學的錯誤刻畫。這種分歧時刻提醒著我們北極系統的復雜性遠超現有模型的解析能力，諸多過程仍需更精細的模擬。

圖2: 27種應用于研究中的CMIP6模型的描述（圖片來源于論文）

論文最后呼應了IPCC的警告：減排力度直接決定環流的命運，即在中等排放情景下，部分模型顯示環流尚能維持，而高排放則近乎宣判該環流的“死刑”。這再次證明，人類應對二氧化碳排放的每一個決策，都牽動著北極這個地球“空調”系統的未來。

如果把波弗特環流比作北極的“水泵”，那么海冰就是調節泵速的閥門，波弗特高壓則是驅動泵的引擎。如今，引擎動力衰退，閥門逐漸失效，這臺維系北極平衡的機器正走向停擺。而我們能否及時修復，這取決于我們當下對碳排放閥門的掌控。波弗特環流的衰退，是北極生態系統在氣候變暖的大背景之下逐漸惡化的縮影——當模型中的藍色箭頭逐漸黯淡，我們看到的將不僅是一個環流的消失，還有整個地球系統脆弱性的警示。因此，如何在科學認知與政策行動間架設橋梁，或將成為人類應對氣候挑戰的關鍵。

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作者 | 李想

審核 | 綠茵

排版 | Samantha

參考資料略

來源: 海洋與濕地