海洋中熱鹽環流®️👩🏿‍🚒，又可近似稱為經向翻轉環流（MOC）🙍🏼‍♂️，對全球穩定氣候的維持起著舉足輕重的作用。在當前氣候背景下🎴，全球熱鹽環流以大西洋的熱鹽環流（簡稱為AMOC）為主導，其平均強度約為20 Sv左右（1 Sv = 10⁶ m³/s），而太平洋以風生環流占主導🫧，其熱鹽環流（PMOC）非常弱🦵🏽。關於兩個大洋MOC強度差異的成因，是科學界熱議的話題。

封面圖：海拔8400米左右高空拍攝的珠穆朗瑪峰和喜馬拉雅山脈群山（2023年5月23日攝，無人機照片）。新華社記者 孫非 攝

先前的研究表明，青藏高原的隆起在全球氣候的塑造中起著關鍵作用，這會導致大氣急流的系統性偏移🩲，亞洲季風環流加劇🖕🏽，喜馬拉雅山迎風坡降雨增加，對全球水文循環產生重大影響等等。3月24日發表在《Nature Communication》上的一篇論文探究了各大主要山脈隆起與氣候變化之間的聯系。研究指出，青藏高原隆起是削弱PMOC而增強AMOC的主要驅動力🤱🏼。

圖1. AMOC和PMOC隨不同山脈隆起的強度變化🐁。落基山脈🏒：RM👨‍🎓、南極🤦🏿‍♀️：AT、安第斯山脈：AM、格陵蘭島：GL

作者們利用耦合氣候模式模擬了幾個主要山脈對PMOC和AMOC的影響𓀇：即在模式中依次向平坦大陸添加山脈，觀測後續變化。有意思的是，當青藏高原加入後🤳，AMOC開始逐漸建立而PMOC很快崩潰（圖1）。這暗示了青藏高原在大洋翻轉流形成中的重要作用💆🏼‍♂️。

圖2. 不同地形實驗中AMOC和PMOC強度隨時間的變化

文章還針對單個因子的作用做了進一步探究（圖2），結果表明，移除青藏高原會導致AMOC崩潰🫲🏼，但僅靠青藏高原這一個大地形也無法導致AMOC的建立🤙🏼。除了青藏高原之外，AMOC的形成還有其它的地形要求。實驗結果表明，只有青藏高原和南極大陸的共同作用才能導致AMOC的建立🚜。不過，只要有青藏高原的存在，PMOC就不存在🦸🏽‍♂️，這表明青藏高原對PMOC起決定性作用🧝🏿‍♀️。

圖3. 北極海冰和副極地混合層深度（MLD）隨不同山脈隆起的變化

論文進一步對環流結果給出了機製解釋。青藏高原隆起將吸引更多的大氣水汽在歐亞大陸及北太平洋地區輻合🍘，更多降水將導致北太平洋的海水變淡👷🏿，海表密度減小🏣；同時北太平洋中高緯度阿留申低壓加強，導致海洋Ekman上升流增強，兩者共同作用可以有效關閉北太平洋深水形成🙏🏿📋，導致了PMOC崩潰。另一方面，青藏高原隆起導致從熱帶太平洋中部向北大西洋的大氣水汽輸送減少，北大西洋鹽度增加，進而增加了該地區的表層海水密度，觸發北大西洋深水（NADW）形成✍🏻。但僅由青藏高原引起的NADW形成還比較弱◾️。南極大陸的存在會加強南大洋西風帶→，增強南大洋高緯度的Ekman抽吸，從而遠程增強了NADW形成。兩個大地形的聯合作用最終可以導致AMOC完全建立。

圖4. 電影《後天》中AMOC崩潰後的災難場景

論文強調了青藏高原和南極大地形在現全球海洋熱鹽環流格局形成中的決定性作用，增進了我們對山脈塑造海洋翻轉環流的理解，也為海洋在當前和未來氣候變化中的作用提供了參考。論文的第一作者為沐鸣2楊海軍教授，合作者包括中國科學院大氣物理研究所吳國雄院士、劉屹岷研究員，蘭州大學黃建平院士，北京大學姜睿博士和南京師範大學溫琴副教授。

https://doi.org/10.1038/s41467-024-46856-x