热盐环流（AMOC）为何减弱？海洋大传送带与气候剧变情景的真相

什么是热盐环流：绕行海洋的大传送带

提到海流，多数人想到的是黑潮或墨西哥湾流那样被风推动的表层流。但海洋中还有一种以完全不同原理运行的水流：仅凭水的重量差异驱动的、深邃、缓慢而具有全球规模的流动。这就是热盐环流。

决定水之轻重的只有温度与盐度

海水的密度基本由水温与盐度决定。越冷越重，盐度越高越重。反之，温暖而盐度低（混入淡水）的水会变轻并浮在表层。热盐环流名称中的热指水温，盐指盐度，正说明这两者就是环流的原动力。

关键在于这种密度差极其微小。表层水与深层水的密度差不到0.1%，但当它扩展到全球尺度时，就会产生远超所有河流总量的巨大水流。缓慢却从不停止的对流，始终在海洋内部进行。

全球下沉的地点几乎只有两处

表层海水能一路下沉到深层的深层水形成区，在地球上只存在于极少数地方。据日本气象厅的说明，主要地点是北大西洋的格陵兰近海与南极大陆周边。这两处都极度寒冷，加之海冰形成时会析出盐分、提高周围海水的盐度，共同满足了海水变得足够重的条件。

• 北大西洋深层水（NADW）：在格陵兰与拉布拉多海一带下沉，沿大西洋南下
• 南极底层水（AABW）：在威德尔海等南极沿岸下沉，扩展到世界大洋的最深处
• 上升流区：在太平洋、印度洋的广阔海域以及南大洋，深层水缓慢回到表层

重要的是，北太平洋没有深层水形成区。北太平洋表层盐度较低，无论怎样冷却都不足以变重下沉。因此太平洋的深层水，是从遥远的南极和大西洋辗转而来的水。这一不对称性，是后文讨论对日本影响时的前提。

绕行一周约需1000年的时间尺度

据估算，下沉的海水绕行世界海底再回到表层，大约需要1000年。按这个时间尺度，如今太平洋深海中的水，也许正是中世纪时在北大西洋海面被冷却而下沉的水。这种缓慢有两重含义：其一，海洋会以数百年为单位持续记住气候变化的影响；其二，环流一旦改变，在我们这一代人有生之年是无法恢复的。

大西洋环流AMOC为何特别受关注

在整个热盐环流体系中，研究者与媒体关注的焦点是大西洋部分。它被称为AMOC（Atlantic Meridional Overturning Circulation，大西洋经向翻转环流），中文也译作大西洋经圈翻转环流。

AMOC究竟指什么

AMOC指的是从南北方向（经向）观察大西洋时水体的整体翻转。温暖而高盐的表层水从赤道一侧被输送到北方，在北大西洋冷却下沉，再沿深层南下返回。这一整套循环就是AMOC。

容易被误解的是，AMOC并非纯粹的热盐环流。南大洋强劲西风带的抽吸作用以及海水混合，同样在维持这一环流。因此若简单地把热盐环流与AMOC划等号，就可能读错整场讨论。当新闻说海洋大循环要停止时，其内容几乎肯定是指AMOC的减弱。

向北输送拍瓦量级的热量

在北纬26度附近，AMOC输送的热量估计大致为1拍瓦（10的15次方瓦）量级。考虑到人类消耗的一次能源总量不到20太瓦，就意味着数十倍于此的热量正静静地在海中持续北送。

这些热量最终从北大西洋海面释放到大气，再由西风带送往欧洲。因此一旦AMOC的强度改变，北大西洋周边气候的根基本身也会改变。这正是AMOC被列为气候系统临界要素之一的原因。

墨西哥湾流温暖了欧洲这一说法只对了一半

伦敦位于北纬51.5度，比北海道最北端（宗谷岬为北纬45.5度）还要往北约670公里，相当于库页岛中部偏北的纬度。即便如此，其1月平均气温约为5摄氏度，与东京的冬天相差不大。把这种温暖归功于墨西哥湾流是常见的说法，但气候学界指出这种解释过于简化。

实际上有多重因素叠加：（1）西风带先经过海洋再抵达大陆；（2）海洋比陆地更善于蓄热，冬季不易变冷；（3）落基山脉造成的大气波动，起到冷却北美东岸、温暖欧洲的作用。海洋热输送是其中一个重要因素，而非唯一原因。

不过，若AMOC大幅减弱会使欧洲冬季趋冷这一点，众多模式实验的结论是一致的。说只有湾流在供暖是夸张，但说湾流停了也无所谓同样是错的。

它真的在减弱吗：20年的直接观测与变冷的海

AMOC正在减弱这一主张，依据的是性质完全不同的多种证据。每种都有其长处与局限，因此有必要逐一分辨。

RAPID观测网积累的20年数据

AMOC直接观测中最重要的，是部署在北纬26.5度的RAPID-MOCHA-WBTS观测网。自2004年4月起，横跨大西洋布设的锚系列阵连续测量水温、盐度、压力与流速，据此计算环流强度。这是全世界最长的直接观测时间序列。

由这些观测得出，2004年4月至2012年10月的平均值估计为17.2 Sv。而在2004至2023年期间，报告的减弱幅度为每10年1.0 Sv（区间0.4至1.6 Sv）。不过细看并非单调下降：2004年至2012年前后减弱，到2018年前后一度增强，此后再次减弱，呈起伏变化。10日平均值甚至记录到负4.3至32.3 Sv的极端波动范围。

这些波动大多源于风的变化，观测研究者的共识是20年的长度还不足以确定长期趋势。观测确认了减弱与观测证明了变暖导致的长期减弱，是完全不同的两回事。

海面水温留下的指纹：北大西洋冷斑

既然直接观测只有20年，更早的变化就只能间接推断，为此使用的是海面水温的分布形态。在全球变暖的同时，位于格陵兰以南的副极地北大西洋一角却在变冷，这片海域被称为冷斑，或称变暖空洞。

这片冷区恰好与AMOC输送热量的位置重合，因此一直被解读为环流减弱、热量不再送达的指纹。但该海域也可能因云和风的影响而变冷，所以成因归属长期存在争议。

2026年5月发表于《地球物理研究快报》的、由波茨坦气候影响研究所的施特凡·拉姆斯托夫等人完成的研究，重新分析了该海域的热收支，得出结论：变冷的原因并非向大气释放热量，而是海洋输入热量本身的减少。尤其自1993年以来，1000米以浅的热含量下降尤为显著。这是支持AMOC减弱假说的重要证据之一。

是过去1000年来最弱的吗：来自古气候的推断

要追溯更久远的历史，就要借助替代指标（代用指标）：海底沉积物的颗粒粒径（流速越快留下的颗粒越粗）、珊瑚与贝壳的化学组成，以及格陵兰冰芯。综合这些证据的多项研究显示，当前AMOC可能处于至少过去1000年来最弱的水平。

但代用指标并非直接测量环流强度，换算过程中包含假设。因此过去1000年最弱这一说法，与其视为既定事实，不如理解为多条间接证据共同指向的有力推断。

为何会减弱：变暖、冰融与淡化的机制

AMOC减弱的道理其实很简单。下沉之所以发生，是因为海水变得足够重，因此只要使海水变轻的因素增加，下沉就会变慢。而变暖同时推进了两者：提高水温、降低盐度。

轻的水不会下沉，仅此而已

第一条路径是水温。北大西洋表层变暖后，即使冬季被冷却也不如从前那样重，下沉的深度随之变浅。第二条路径是盐度。淡水加入会降低盐度，同样降低密度。两者叠加，冬季对流（表层水一举混合到深层的现象）本身就变得难以发生。

2025年的研究以高分辨率模式表明，AMOC的临界点与北大西洋冬季对流的崩溃相关联。冬季不再深度混合后，垂直混合减弱，进而使环流进一步减弱，形成连锁反应。

格陵兰冰盖这个淡水水龙头

淡水最大的来源是格陵兰冰盖。据追踪冰盖质量收支的IMBIE项目数据，1972年至2025年平均每年约损失107吉吨，而在更近的2002至2025年，每年约损失264吉吨。从1972年末到2025年末的累计损失为5747±467吉吨，相当于使全球平均海平面上升了16.0±1.3毫米。

不过逐年波动也很大：2024年（日历年）的损失为55±35吉吨，是2013年以来最小的一年；2024年9月至2025年8月的水文年则为139吉吨。并非每年都在一味加速这一点需要准确把握。真正的问题在于长期平均确定为负，而且这些水会径直注入下沉海域。

淡水来源还不止于此。变暖的大气能携带更多水汽，使高纬度降水增加，海冰融化也在其列。若只看冰盖，就会低估注入海洋的淡水总量。

盐度平流反馈：越弱就越弱

AMOC之所以被认为可能存在临界点，依据正是这种正反馈。AMOC把低纬度的高盐水输送到北方。可一旦环流减弱，盐分输送也随之减少；北大西洋的海水便更轻，下沉进一步减弱，形成自我放大的循环。

1. 变暖与融水使北大西洋表层变轻
2. 下沉减弱，AMOC的流量下降
3. 从低纬度输入的盐分减少
4. 北大西洋进一步低盐化、低密度化
5. 回到第一步，变化开始自我加速

当这一循环足够强时，即使外部变化平缓，系统也可能一举转入另一个稳定状态，这就是所谓的临界转换。反过来说，反馈有多强，就决定了对临界点远近的判断。这正是下文所述研究者分歧的核心所在。

临界点临近了吗：研究者意见分歧的原因

这是核心问题，也是最容易混淆的部分。针对同一现象，既有本世纪中叶就可能崩溃的论文，也有2100年前难以崩溃的评估。两者都是严肃的科学，都不是谣言，只是所依据的方法不同。

一、2023年：由早期预警信号推出的2025至2095年

哥本哈根大学的迪特莱夫森兄妹2023年发表于《自然·通讯》的论文引起巨大反响。他们以北大西洋海面水温作为代用指标，分析系统临近临界点时出现的统计征兆——方差增大（韧性丧失）与自相关增强（临界慢化）——推算AMOC崩溃的时间为2025至2095年（中心估计在本世纪中叶）。

该方法的长处在于不依赖模式的不确定性，仅凭观测数据即可论述。其弱点也被指出：海面水温是否能正确代表AMOC强度这一前提，以及套用简单数理模型的妥当性。批评不在少数，但作为临界点或许并非遥远未来这一问题提出，它发挥了重要作用。

二、2024年：基于物理的早期预警指标

随后在2024年，乌得勒支大学的范韦斯滕等人发表于《科学进展》的研究，采用的不是统计征兆，而是基于物理量的指标：环流在大西洋南端（南纬34度）是把淡水输出还是输入，这一量可作为临界点临近的指标。在他们的模式实验中，该指标能在崩溃前约25年发出警告，并据此得出现实中的AMOC也正处于走向临界的轨道上的结论。

该研究还描绘了崩溃发生后的图景：一旦发生转换，AMOC将在约100年内实际停止，此后不会自然恢复。

三、IPCC的评估：减弱几乎确定，突然崩溃大概不会发生

相比之下，IPCC第六次评估报告（AR6）第9章更为谨慎，要点有二。其一，在任何排放情景下，AMOC在21世纪内减弱都属于可能性非常高，这是基于物理认识的高信度评估。

其二，关于这种减弱在2100年前不会伴随突然崩溃这一点，仅停留在中等信度。也就是说，IPCC表达的是突然崩溃大概不会发生，但依据尚不足以断言。这种谨慎的背景在于，对20世纪AMOC变化的重现只能给出低信度，对定量的未来预测同样只能给出低信度。

把它读成IPCC说没问题是错误的。IPCC说的是：肯定会减弱；是否崩溃，尚无法判断。

四、2025至2026年：争论反而更加活跃

此后研究仍在加速。2025年5月华盛顿大学发表的研究报告称，若考虑南大洋风的作用，减弱是有限的，到21世纪末的降幅仅为18%至43%。另一方面，同年《环境研究快报》的研究把模式延长到2100年之后，报告称在高排放情景下有67%、中排放30%、低排放也有25%的算例在2100年后发生停摆。呈现出的图景是：本世纪内尚能支撑，之后则难以预料。

此外，2025年10月的高分辨率指纹分析给出了支持AMOC减弱的结果，进入2026年后新的研究仍在继续。科学正处在分歧而非收敛的途中，这就是截至2026年的真实状况。

电影《后天》有几分是真的

一谈到热盐环流，总会被提起的是2004年上映、罗兰·艾默里奇执导的《后天》。可以说，正是这部电影的描写决定了公众对AMOC的印象。

电影描绘的情景

片中，极地冰川融化使大量淡水涌入北大西洋，热盐环流随之停止。于是仅仅几天之内，巨型超级风暴形成，从高空下沉的极寒空气瞬间冻结北半球。纽约先遭风暴潮袭击，随后被冰封，人类向南方避难。

几天进入冰河期在物理上不可能

直说结论：这个时间尺度完全是虚构。海洋的热容量比大气高出好几个数量级，仅海洋上层3米就能储存与整个大气相当的热量。正因为有这笔巨大的热量储蓄，环流减弱之后，气候要作出响应需要数十年到数百年。几天冻结整片大陆，或是零下100摄氏度的空气从高空降下瞬间冷冻，从大气物理来看都不可能。

参与电影科学顾问工作的研究者本人在上映时就说明过，时间尺度是为戏剧效果而夸张的。欣赏作品与正确理解风险，需要分开看待。

那么，科学上站得住脚的是哪一部分

去掉夸张之后，仍有留存下来的内容。淡水流入削弱热盐环流、北大西洋周边随之变冷这一因果方向本身，是气候科学支持的情节。不同之处在于速度与规模：是数十年而非数天，是北大西洋周边的区域性变冷而非全球冰河期。

新仙女木事件这一过去的实例

为这一情节提供现实感的，是发生在距今约12900年至11700年的新仙女木事件。在末次冰期结束、气候正在变暖的过程中，北半球高纬度突然回到寒冷期，格陵兰冰芯记录下在短短数十年间达10摄氏度量级的温度变化。

有力的假说认为，覆盖北美大陆的冰盖融化形成的巨大冰川湖（阿加西湖）之水一举涌入北大西洋，削弱了热盐环流。不过近年来对于流出路径与触发机制也出现了不同意见，因此更准确的做法是把它当作有力的假说而非既定事实。即便如此，它仍是表明地球气候可能在数十年内剧烈摆动的实例。

一旦崩溃会发生什么：变冷、海平面上升与季风

撇开概率之争，了解万一发生会怎样仍有意义。可能性虽低但影响巨大的风险，不应仅凭概率而被轻视。

欧洲的冬天将判若两样

最直接的影响是北大西洋周边变冷。2025年发表的研究测算，若AMOC崩溃，伦敦十年一遇的寒潮将逼近零下20摄氏度，奥斯陆则可能出现零下48摄氏度量级的极端严寒。冬季风暴会增多，逐日气温的波动幅度也会加大。

但有一条重要的但书。在全球平均气温比工业革命前高出约4摄氏度的世界里，变暖本身会在部分地区抵消AMOC崩溃带来的变冷。也就是说，认为AMOC崩溃会变冷、从而抵消全球变暖是错误的理解。实际会发生的，是整个地球炎热而少数地区剧烈变冷且不稳定——对农业而言是最糟糕的组合。

大西洋沿岸的海面会堆高

容易被忽略的是对海平面上升的影响。AMOC减弱后，本应被输送到北方的海水滞留在沿岸，使当地海面升高。研究估算，欧洲沿岸会出现最高约50厘米的额外海平面上升。美国东北部沿岸已有观点指出，洪水频率的增加与AMOC减弱相关。

这是在变暖导致的热膨胀与冰盖融化所致的全球海平面上升之上叠加的部分。关于海平面上升本身的机制，可参见海平面上升将使日本九成沙滩消失？港口、地下水、风暴潮风险与海岸防护。

热带辐合带与季风南移

由于AMOC承担着向北半球输送热量的作用，一旦停止，南北热量平衡便会失衡。其结果是，为赤道附近带来降雨的热带辐合带（ITCZ）预计将向南移动。这意味着西非、南亚、南美的季风区雨季的降水量与时间都会改变，直接关系到数十亿人的粮食生产。也有研究者指出，与欧洲的严寒相比，这方面的人道影响更大。

对海洋生态系统与渔业的影响

深层环流还承担着把深海储存的营养盐带到表层、并把表层的氧气送往深层的作用。环流减弱后，营养盐供应减少会导致初级生产下降，向深海输送的氧气也会变少。北大西洋是世界屈指可数的渔场，鳕鱼、鲱鱼等资源分布的改变，将直接冲击沿岸社区的生计。若向深层输送的氧气变少，低氧海域也有扩大之虞。

此外，海洋所吸收的二氧化碳的去向也会改变。冷海水下沉时把碳带往深层的物理泵一旦减弱，海洋的碳吸收能力本身就会下降。这一议题在海洋碳汇的饱和中有详细解说。

对日本与太平洋的影响：并非遥远海域的事

你也许会觉得这是大西洋的事。但热盐环流是一条连贯的水流，日本也身处其中。只是影响传导的方式，与大西洋沿岸有相当大的不同。

前提是太平洋没有下沉区

如第一节所述，北太平洋没有深层水形成区。据日本气象厅的说明，太平洋的深层水是在南极周边下沉后北上而来的，北太平洋可以说是环流的终点。因此即便AMOC减弱，太平洋的深层环流也不会同样急剧改变。

话虽如此，深层水缓慢上涌并输送营养盐的机制在太平洋同样存在。全球环流一旦整体改变，经过漫长时间也会影响太平洋的上升流与营养盐供应。不过那个时间尺度是数百年，并非我们在数十年内能感受到的变化。

对日本的波及以气候连锁的形式到来

对日本而言现实的是经由大气的连锁反应。北大西洋若急剧变冷，北半球的气压配置与西风带的蛇行形态就会改变，进而影响冷空气进入日本上空的方式以及梅雨锋的位置。亚洲季风的紊乱，与日本的梅雨和台风路径也并非无关。

另一条是粮食。欧洲农业与北大西洋渔业一旦受创，谷物与水产品的国际价格就会随之反弹。对于按热量计算的粮食自给率不足四成的日本来说，这并非他人之事。海流的变化，首先会以餐桌上的价签形式到来，这样理解或许更贴近实感。

与黑潮大弯曲是不同现象，注意不要混淆

在日本，说到海流异常常会提到黑潮大弯曲，但这与AMOC是完全不同的现象。黑潮大弯曲是由风驱动的表层环流的弯曲，以数年为尺度出现又平息。它与热盐环流的减弱在成因和时间尺度上都不同，看新闻时请分开理解。关于海水温度上升对海流整体的影响，可参见海水温度上升引发的海流变化：对全球气候的影响。

如何面对不确定性：我们能做什么

AMOC这一话题若处理不当，会倒向两个方向：一是认为已经来不及了的放弃，二是认为连专家都搞不清那就不必在意的漠然。两者都没有正确反映我们目前已知的内容。

最大的杠杆终究是减排

并不存在直接增强AMOC的技术。我们既不能往海里撒盐，也无法关掉融水。既然减弱的触发因素是变暖导致的海面升温与格陵兰的融水，那么唯一有效的对策就是减少温室气体排放。

这种单纯反而是一种希望。前述2025年的研究中，2100年之后的停摆概率在高排放情景下为67%、中排放30%、低排放25%，排放量不同，差别十分明确。即便无法确知临界点究竟在哪里，我们已经知道可以放慢走向它的速度。

不中断观测的价值

容易被忽略的是，维持像RAPID这样的长期观测网，对这个问题具有决定性意义。如果说20年的观测无法确定长期趋势，那么解决办法不是停止观测，而是继续观测。当观测延长到30年、40年，如今的许多争论自然会有结论。海洋观测依靠国际资金支撑，其能否延续也是政策判断的对象。

改变接收信息的方式

关于AMOC的报道，只看标题会摇摆得很极端，本世纪中叶崩溃与崩溃难以想象有时会在同一周并列出现。此时值得确认的有三点：测量了什么（直接观测、代用指标，还是模式）；崩溃的定义是什么（完全停止，还是大幅减弱）；不确定性的幅度有多大（是否给出了区间而不只是中心值）。只要看这三点，就能相当准确地估计一篇报道主张的强度。