我们曾假定海洋对气候具有稳定的影响,但迄今联系突然断裂,10年间气候变化的转折就是预兆。
尼古拉斯 · 格雷厄姆(Nicholas Graham)对1976~1977年的冬天记忆犹新。那时他兼任加利福尼亚的海洋气象预报工作。在这个北美气流的必经之地,连海兽也感到这里冬天难度,暴风雨经常袭击西雅图市舌,疯狂般涌入阿拉斯加城。在遥远的北太平洋形成的异常强大的风暴向加利福尼亚海岸猛冲,随后形成一股巨大的海浪。整个阿拉斯加处于不合季节的暖热下。
格雷厄姆是斯克里普斯海洋学会的气候研究者,他最近对这一地区的气候有更深刻的认识:新形成的气候状态正扩向太平洋和北美洲、远伸到东海岸,估计这种异常气候将持续10多年。格雷厄姆及其他研究者对这种动荡不定的气候进行研究并提供了证据,认为这种新方式是海洋与气候系统相互作用的突变结果。人们熟悉的厄尔尼诺现象控制着部分北半球气候变化。实际上,厄尔尼诺现象交替发生,一般每3年或4年在东太平洋泛滥一次并使海水变暖,由于连续10年气流通道受阻,导致厄尔尼诺现象的失控天气。
为何热带太平洋在1976年摆脱了严酷气候的影响尚无人知晓。但北太平洋发生的情况却与令人迷惑的气候变化联系在一起,导致60年代后期和70年代气候迅速变冷,与欧洲严酷的冬天和北半球的暂时变冷恰好吻合,这个发现正在与地球的未来气候建立联系。海洋心气候变化使温室效应变得模糊,会把我们引入麻痹的歧途吗?温室效应是几十年气候长期变化的结果吗?温室效应的破坏性会增强吗?
这些问题将逐步获得解答,因为海洋导致气候转变的研究尚处于初期。10年前我们对有关海洋10年来气候大规模转变的情况还不了解。美国华盛顿国家海洋和大气署的海洋学家西德尼 · 利维塔斯(Sgdney Levitus)说,“现在发觉到处都在出现令人惊异的变化。”
他们计划中的调查研究时间却是一个问题,因为这些转变与每年波动的气候相比变化较小,它需要气候系统几部分详细研究情况以及持续几十年的海洋和气候变化记载。这些记载仍显不足,而且时间上也存在其它问题,甚至只是在厄尔尼诺现象的2~3年间,“在我们制订的计划范围内是正确的”。主持大西洋海洋大气相互关系研究的哥伦比亚大学地质气象台的阿诺德 · 科多(Arnold Gordon)解释说。他对持续10年气候变化的原因及其影响进行了精心分析,以便使海洋学家和气象学家把这种较大的变化放入自己习惯的时间框架中去研究。
直到80年代后期,从1976年起还难以检测到太平洋气候转变的某些影响。根据俄亥俄州大学的杰弗里 · 罗杰斯(Jeffrey Rogers)等的研究结果,5次严重的冰期袭击了佛罗里达州的柑橘园,即从1977年1月开始的8年间发生的,而较大的冰期平均每10年一次。斯克里普施海洋协会的里查德 · 西摩(Richard Seymour)及其同事们发现,1980—1984年间,在西海岸6米多高的波浪10次劫掠南加利福尼亚,而过去80年仅发生8次。
由西雅图伊文斯 · 汉密尔顿公司的海洋学家柯蒂斯 · 埃比斯迈尔(Curtis Ebbesmeyer)领导的一个太平洋气候研究小组详细测定了1976年气候转变情况,结合1968-1984年间所记录的40个环境变量进行了分析。这些变量包括哥伦比亚河加拿大鹅巢数、普格特南部的咸度、亚热带北太平洋的风速、中心北太平洋的叶绿素总量、阿拉斯加大麻哈鱼的捕获量以及太平洋东北部海面温度,它反映了太平洋一般海域和普格特南部特殊海域的状况。然后进行统计分析,把每年的40种变量简化,用16年环境变化离差平均值按年绘制一个图表。结果发现,1976年气候变化显著,这种突变在气候史上是罕见的。
鲍尔德国家大气研究中心的凯文 · 特伦伯思(Kevin Trenberth)把研究结果与气象数据结合研究后发现,环境转变的直接原因十分清楚。他指出,1976年后北太平洋良性大气环流业已结束,并一直维持到80年代后期。这种低压系统笼罩阿留申群岛尾端、阿拉斯加西南,突发事件加剧,至少在冬天,这种气候转变一直向东蔓延到北美洲。两种变化意味着,围绕低气压逆时针方向环流会把更多的暖空气向北泵入阿拉斯加,将极冷的空气向南送到北太平洋的中部和西部。这种变化和加剧的环流,不难解释为什么1976年后阿拉斯加温度上升1.5℃,并在西海岸出现的几起大海浪的引人注目的变化。
特伦伯斯对大气环流改变进行了追踪、试图解释1976年发生的更多隐约现象。当时整个区域的气压与从夏威夷正常延伸通过阿留申群岛的低气压相比忽高忽低,这股气压横穿北美洲到达美国东部。他还将解释,为什么80年代中期北美东部气候逐渐变冷,为什么气候骤变导致柑橘价格提高。
当然,对大气环流改变的追踪,问题在于环流已经改变。特伦伯斯认为,种种迹象表明环流指向赤道太平洋。这种持续10年的环流改变模式看来可疑,因为大气改变的结果常在一个厄尔尼诺期间使东太平洋异常变热。差异在于与厄尔尼诺联系的大气压和环流变化,常在一年左右之后减轻,而1976年气候转变后却年复一年的持续下去。
特伦伯斯指出,此时太平洋厄尔尼诺区域的变暖也持续着。1976年后10年间三次厄尔尼诺事件使热带太平洋变暖,但其它循环阶段,比称为“拉尼娜”的正常事件要冷,通常两种事件交替发生,这种现象截止于1988年,那时出现一次强大的拉尼娜现象便可导致冷热循环。此时,热量决不会完全消散,结果导致热带极热与区域气候变化同存。
但这种一致性并不能证明其因果关系,特别是在气象学方面。目前尼古拉斯 · 格雷厄姆正在采用高技术,将全球范围海洋和大气相互作用关系与计算机气候模型联为一体,试图进一步证实,除热带太平洋之外,海洋温度恒定,这样便可探索对北半球气候的影响。他模拟了70年代和80年代热带太平洋的温度变化模型,结果与1976年后人们所见到的实际变化一样。这种模拟尚欠全面,其他研究者说,但这种模型仍可获得有力证据。
到目前为止,气象学家已获得了有关气候转变原因及其影响的证据。但仍留下一大疑难,导致热带太平洋改变的力是什么?迄今的推测证据不足,甚至关于1976年后气候变化的种类也有某些争论。特伦伯斯强调缺少拉尼娜-厄尔尼诺现象波动的冷却阶段数据,格雷厄姆则认为两个阶段是连续的,但不知何故,检测背景条件的自动温度记录器却重新指向高温。总之,如果气候改变可能再次突然发生的话,那么冲浪者们、柑橘种植者们和温室政策制订者们都希望早知道。
[Science,1992年3月20日〕