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議題背景：

2023年7月26日《自然－通訊》期刊（Nature Communication）發布最新研究，研究團隊提出「大西洋經向翻轉環流即將崩潰」的警告，並指出已經觀測到大西洋經向翻轉環流不穩定的跡象。已經不是第一次有研究認為大西洋經向翻轉環流會崩潰，台灣科技媒體中心邀請專家解釋他們的觀點。

研究原文：

Ditlevsen, P., and & Ditlevsen, S. (2023) “Warning of a forthcoming collapse of the Atlantic meridional overturning circulation” Nature Communication.

專家怎麼說？

2023年08月01日
國立台灣大學海洋研究所特聘教授暨台灣大學海洋中心主任　曾于恒

大西洋經向翻轉環流（AMOC）是一個透過海水溫度和鹽度驅動的全球洋流循環系統，能夠將赤道溫暖海水傳輸高緯度，並藉由深層環流傳至全球各大洋形成一個循環系統，在全球氣候系統中扮演相當重要的傳遞能量角色。過去古氣候科學家們發現AMOC在相當長遠的過去的確曾停止運行，這個停止運行代表的是環流減弱到難以將赤道溫暖的海水有效的傳送到高緯度的程度。所以在全球持續暖化的事件之後，全球突然出現變冷的狀態，造成區域性氣候改變，也就是所謂「崩潰造成的影響」。

因此我們在講環流「崩潰」時，這個崩潰指的是在數學模型上從一個穩定的狀態，突然跳躍到另一個狀態，當這個不穩定性超過一個臨界點，所產生的急遽變化。這個崩潰的確可能在大自然中發生，南極冰架大量崩離、冰川加速溶解等等都可以說是崩潰的一種。若以建築來說像是橋樑突然斷裂、大樓因地震突然倒塌，都是不穩定性的擾動超過臨界點造成的後果。

氣候模式研究也證實，在二十一世紀逐漸變暖的情境下，會造成AMOC逐漸減弱，不過過去研究認為這個環流會馬上崩潰的時間點，應該不會像這篇研究所提的這麼快。這篇最新的研究分析1870年至近期，格陵蘭島以南的北大西洋海面溫度，發現近年來大西洋北邊，靠北極圈的海域溫度變異波動劇烈，能夠讓動力系統恢復穩定流動所需的時間也較過往更長。作者利用這溫度變異與大西洋經向翻轉環流的關係，推論整個AMOC系統最有可能崩潰的時間段，介於2039年至2070年之間，但是最早可能於2025年瓦解。

這個研究的核心並非認為AMOC崩潰的可能性增加，而是從統計上提出一個可能的時間點，且這個時間點就在這個本世紀內。但是要特別注意，這研究認為大西洋某一塊區域的海溫是AMOC不穩定的「早期預警信號」，雖然這個區域的海溫與AMOC緊密相關，但是海溫變異其實還有受到許多其他因素的影響。這個研究是奠定在統計模型的基礎上，而且只有奠基在某塊區域氣溫上的時間序列，氣候不確定性其實還有會受到許多其他因素考量，需要更仔細的評估才能推論崩潰時間。

2023年08月01日
國立臺灣海洋大學地球科學研究所教授  陳明德

Q1. 這篇研究為什麼重要？ 2021年也有相關的研究，新研究的出現可以視為大西洋經向翻轉環流崩潰的可能性增加嗎？

大西洋經向翻轉環流（Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC）又稱溫鹽環流，環流的範圍遍及全球，深度達水下4000公尺的海底盆地（Ocean Basin），時間尺度則跨越百年至萬年。大西洋經向翻轉環流受不同海水溫度和鹽度的驅動，能夠將赤道溫暖海水輸送至全球各大洋。從大西洋灣流（the Gulf Stream）開始，將赤道的溫暖海水沿著北美東北部沿海帶往東北，經北大西洋暖流輸送至北歐沿海。

有關AMOC的現代儀器觀測是從2004年才開始，涵蓋時間尺度太短，但前一個2021年的研究有涵蓋北大西洋過去1500年的古海洋紀錄，發現現在是北大西洋從過去1500年以來最冷的時期，顯示AMOC有可能在未來某個時間崩潰。2023年的新研究則以較嚴格的統計方法檢視現有的資料，認為崩潰的時間點在目前人為溫室氣體排放的情景下，非常有可能是在本世紀中（~2050年）發生。

Q2. 環流崩潰是什麼意思？是指這個環流會完全停止嗎？

大西洋經向翻轉環流有明顯的雙穩定態（Bistability）特徵，就是在遇到某個臨界點時會快速崩潰或恢復。大西洋環流崩潰並非指的是這個環流完全停止，而是意味著與這個環流有關海流（例如灣流、黑潮、印度太平洋穿越流等）會隨之減弱。

Q3. 大西洋經向翻轉環流崩潰會有什麼影響？許多網路上的訊息都說會像「明天過後」的電影一樣，真的會發生嗎？

大西洋經向翻轉環流如果崩潰，大西洋灣流會減弱，北歐與北美會因為從低緯來的熱與水氣減少，而進入酷寒的氣候。從低緯來的海水會累積在熱帶或副熱帶，造成位於此氣候帶的國家出現極端天氣事件[1]與海平面上升，氣候災害發生的頻率也會因而大幅增加。電影明天過後的情節是非常戲劇化的處理，但發生類似情節的速度應該不至於那麼快，也不會那麼嚴重。

Q4. 這篇研究的限制是什麼？我們理解這類研究時，有什麼需要注意的地方？

2023年的新研究提出在氣候資料中搜尋 AMOC崩潰的「預警訊號」（Early-warning signals, EWSs），可以在較嚴格的統計檢驗的方法下，預測AMOC崩潰的下一個時間點。但這個研究結果仍然受到未來不同的人為溫室氣體排放的情景約束， 也沒有考慮到其他的氣候控制因素（例如，火山爆發、太陽活動等）是否會有出人意外的變化。

Q5. 大西洋經向翻轉環流崩潰會影響台灣嗎？可能的影響是什麼？

大西洋經向翻轉環流如果崩潰， 會造成夏季季風的減弱與赤道地區的間熱帶輻合帶平均位置南移；而在亞洲季風帶的臺灣也會經歷到極端天氣事件的衝擊，例如發生寒流熱浪、洪澇乾旱事件機率增加等。

Q6. 如果大西洋經向翻轉環流有可能崩潰，人類有可能阻止崩潰，或是有應對的方式嗎？

人類無法阻檔大西洋經向翻轉環流的崩潰。距今12000年前的新仙女木事件，導致全球急速降溫，就是大西洋經向翻轉環流崩潰所導致。此外，在16-19世紀的小冰河期，與在全新世（從距今11700年前至現代）發生的數個大約以1500年為週期的北半球氣候變冷事件，也可能跟大西洋經向翻轉環流的崩潰有關。我們可以參考這些事件發生後對全球氣候產生的影響，加強氣候變化調適與減災與強化社會韌性，應當可以渡過這種氣候危機。