不太冷的紐約不再有

我曾經在紐約生活過幾年。要說，紐約的確是個好地方，冬暖夏涼，又很溫潤。

在紐約經常能看到有人大冬天還穿著短褲走在街上，更不用說那一年一度的穿內褲乘地鐵日也是在寒冬時節。有人說那些都是一年四季只穿短褲的加州人；有人說那是因為白人體格好，抗凍；也有人說那是西方人吃的東西不一樣，內熱。

不過，我心下痒痒，也試過在冬天下雪時穿著短褲去旁邊的河畔公園跑步，或是從哥大的健身房出來，穿著短褲走回家。親測無問題。

然而這幾年，在新聞上經常看到紐約和美東地區遭遇暴雪襲擊，甚至凍死老人或是街上的流浪漢。四季如春的紐約怎麼就變得「路有凍死骨」了呢？科學家們近年來的研究表明，罪魁禍首很可能是二氧化碳以及它所造成的溫室效應。對，你沒看錯，我也沒寫錯，就是溫室效應！

很多人對於溫室效應都有一個認識上的誤區，認為它就等於全球變暖，也就是大家都變得暖和和的。反正我不怕熱，所以我無所謂！但實際上，溫室效應造成的影響是多方面的，也是非常複雜的。總體來看，全球性平均氣溫上升是一個大趨勢，但同時也伴隨著氣候系統的紊亂，導致各種極端天氣越來越常見。這最後一點才是比溫度上升更可怕的，也對我們人類有著更為巨大的影響。

具體說到美東地區的寒冬，又是怎麼與溫室氣體聯繫上的呢？讓這兩者發生聯繫的關鍵中介力量是北大西洋環流。

我國作為一個內陸國家，歷史上對海洋的重視程度一向不足，特別是明朝開「海禁」先河之後，華夏文明更是有了自絕於海洋的趨勢。這或多或少導致了後來面對西方列強的海戰潰敗。其實我們之所以會有這樣的歷史，也是因為我國很多歷史名城都在內陸，整體又是一個基於陸地的農業文明，所以受海洋的影響較小，相當一部分沿海大城市都是近一二百年才發展起來的。

美國的情況則與我們不同。由於來自歐洲的新教徒最早在美東地區，也就是所謂的新英格蘭地區登陸，所以這一帶的海岸遍布著美國的主要大城市，其中就包括美國第一大城市紐約。紐約的氣候與海洋息息相關，它的四季宜人主要都歸功于海洋的存在。一方面，水的比熱容大於空氣和陸地，所以海水最能有效保存熱量，遲緩溫度變化，造成溫和的氣候。另一方面，海洋中存在著洋流，能夠從緯度不同的地區帶來更溫暖或更寒冷的海水，這往往在很大程度上影響著沿岸的氣候。

洋流帶來的溫度變化有時會形成很誇張的氣候現象。在北美大陸另一側的加州沿岸就有一個著名的案例——霧都舊金山。我們對於舊金山的印象往往是它那座橫跨海灣的雄偉的金門大橋。然而在美國人印象中，舊金山是一個不折不扣的霧都。實際上，金門大橋的紅顏色（官方說法是「國際橙」）就是為了在霧中取得更好的能見度，以避免出現撞船撞機事故。不過如果你真見過霧中的金門大橋就會知道，無論把橋刷成什麼顏色（美國海軍曾建議刷成減速帶用的黑黃相間條紋）都是徒勞的，因為舊金山的霧實在是太大了。

我曾經騎著自行車上過金門大橋，親身體會過舊金山的大霧。那種感覺就像是爬山穿過雲層時一樣，跟走在雨中差不多，能見度也就二十米左右。舊金山的霧給我的最強烈感受還不是它的濃，而是它的冷——徹骨的寒冷。當時是盛夏的八月份，我早有耳聞的前提下已經帶了一件抓絨衝鋒衣，但還是凍得夠嗆。我同行的夥伴則乾脆在橋頭的紀念品商店買了一件兜帽衫穿，因為實在是凍得受不了了。

舊金山的冷霧給這座城市造成了夏季的低溫。雖然它位於北緯37度左右，與我國膠東半島的煙台市相仿，但它卻是美國主要城市中夏季（六至八月）溫度最低的。在舊金山城區生活過的人都知道，這裡一年中最熱的月份不是七八月，反而是冷霧消散之後的九十月份，令新來的人頗不適應。

之所以舊金山的霧會這樣冷，主要都是洋流造成的。當夏季氣溫升高之後，舊金山旁邊的內陸峽谷地區有大量的熱空氣上升，造成了地表的低壓，於是將太平洋上的空氣吸了過來。而舊金山附近的海水是從北部寒冷地區南下的加利福尼亞洋流，因此其表面的空氣溫度也相當低。這種冷空氣與內陸熱空氣的強烈碰撞才產生了濃霧，並且有著非常低的溫度。

紐約所發生的事情則與舊金山的情況剛好相反。紐約處於北緯40度左右，比北京的緯度稍稍高一些。但是紐約的冬天明顯要比北京的冬天暖和一些（我是不敢在北京的冬天穿著短褲出門跑步的）。這種不太冷的冬天是由溫暖的墨西哥灣洋流所帶來的，這股洋流裹攜著在墨西哥灣和赤道地區獲得的熱量北上，給新英格蘭地區帶來了比同緯度內陸地區更溫暖的空氣。

我們一般稱洋流為洋流循環。道理很簡單，海洋不是大江大河，這裡的水流走了，就要有別處的水補充過來。這種循環有時以水平方向為主，有時則以垂直方向為主。在北大西洋環流中，這兩種現象都有。溫暖的墨西哥灣洋流撞上紐約東邊伸出來的長島之後，轉而向東，在歐洲與格陵蘭島與北美大陸之間形成了一個逆時針的水平循環（見前文北大西洋環流圖）。另一方面，在垂直方向上來看，溫暖的墨西哥灣洋流密度小，主要是在海水表層，而底層深海洋流的流動方向剛好相反，是密度更大的冰冷洋流，由北向南流動（見前文北大西洋環流圖）。

科學家們對於北大西洋環流的持續監測表明，在1950年代以來的半個多世紀中，北大西洋的洋流強度已經減弱了15%。至於其原因，則是多方面的。其中最主要的原因之一就是海水溫度的變化：在溫室效應下，北大西洋的海水變冷了。

難道溫室效應不應該讓海水溫度跟著一起上升嗎？但無論是實際觀測數據（右圖）還是根據高精度氣候模型計算模擬的結果（左圖）都表明，二氧化碳濃度的提升導致了北大西洋區域海洋表層水體溫度的下降。這是因為溫室效應帶來的全球整體氣溫提升導致了更嚴重的冰雪融化。北歐、格陵蘭、加拿大的冰川，以及北極的浮冰都在劇烈融化。監測表明，2017年冬季的北極地區竟然出現了零度以上的氣溫。這就意味著，北極地區一年四季都在向海洋中注入寒冷的融水。這些低溫融水令南下的冰冷洋流變得更強大，嚴重阻礙了溫暖墨西哥灣洋流的北上。另外，融水是淡水，又來自陸地或浮冰，因而容易在海洋表層形成含鹽量低的水體，密度小於底層更鹹的水體。這樣一來，低溫融水令南下的冰冷洋流變得更淺，對墨西哥灣洋流的抑制作用也就更強。

總有人反對用人類二氧化碳排放來解釋氣候的反常，但實際上這在科學界已經是確立了幾十年的常識。當然，科學家們也總在挑戰自己，尋找更多的相關證據。在北大西洋環流減弱的問題上，最新的研究證據來自洋底的淤泥。根據對洋底淤泥鑽探獲得的柱芯，可以從不同歷史時期的沉積物中測得當年洋流的強度。相關證據表明，在1850年之前的1500年間，北大西洋環流幾乎沒有什麼變化，然而從1850年開始，北大西洋環流的強度便不斷減弱，並在近50年間出現顯著的下降。

1850年發生了什麼？有人說：如果說人類歷史上只發生了一件事情，那就是工業革命。這句話從很多角度來看都是正確的，而在二氧化碳相關的問題上來看則尤其正確。1850年代正是英國基本完成第一次工業革命，其他歐洲國家的工業革命初步開展起來的時代，也就是人類歷史上第一次將二氧化碳排放規模抬高到非自然程度的時候（超過了天然火災和火山爆發的貢獻）。

實際上，二氧化碳排放所造成的環境問題絕不僅僅是氣溫升高几度那麼簡單。人人都知道二氧化碳溶於水會形成碳酸，這也是碳酸飲料的由來。而二氧化碳溶入海水所導致的問題稱為海洋酸化。這一現象對於珊瑚等需要合成不溶碳酸鈣的生物來說，有著致命的影響。而珊瑚礁是十餘萬種海洋生物棲息的家園，被譽為海洋中的熱帶雨林。如今海洋酸化的速度正在逐漸加快，很可能到這個世紀末就會導致築礁珊瑚的全面滅絕，隨之而去的還有那十餘萬種棲身其間的海洋生物。

二氧化碳造成的冰川和浮冰融水除了對洋流的影響以外，還會因為輕於鹹水而漂在海洋表層，阻礙海洋的垂直對流，導致海水缺氧，進而把海洋變成一片「不毛之海」。地球歷史上的第一次大滅絕，也就是奧陶紀末期大滅絕就與這樣的海洋缺氧有關。

對於地球歷史上幾次大滅絕的科學研究還發現，二氧化碳造成的溫室效應之後就會是更可怕的「寒室效應」。美國科幻電影《後天》中的冰天雪地並非全是幻想。本來，我們人類文明賴以發展的這個溫暖的間冰期就面臨著結束，而寒室效應的雙重作用很可能導致我們面對一個無比寒冷的大冰期。

人類，你們準備好了嗎？

參考文獻：

1、North Atlantic circulation slows down. S. Praetorius. Nature 556: 180-181(2018).

2、Observed fingerprint of a weakening Atlantic Ocean overturning circulation. L. Caesar et al. Nature 556: 191-196(2018).

3、Anomalously weak Labrador Sea convection and Atlantic overturning during the past 150 years. D. Thornalley et al. Nature 556: 191-196(2018).

4、The Ends of the World. Peter Brannen. HarperCollins Publishers, 2017.

5、《大滅絕時代》，Elizabeth Kolbert，葉盛　譯，上海譯文出版社，2015.