大西洋环流是一套重要洋流系统，将热量从热带输送至北方。
但冰川融水会扰乱这一机制，而它正逼近一个可能导致其完全停止的临界点。
这将对全球气候产生重大影响，导致极端天气事件和海平面上升。
科学家正在开发一种早期预警信号，以预测环流可能停止的时间。
超级风暴、气候骤变，以及冰封的纽约市。这就是好莱坞大片《后天》对大西洋环流骤然停止及其灾难性后果的描绘。
尽管好莱坞的想象有些夸张，但这部2004年的电影提出了一个严肃的问题：如果全球变暖导致大西洋经向翻转环流停止——这套环流对将热量从热带输送到北方高纬度地区至关重要——气候变化会来得多快、影响有多严重？
电影上映二十年后，我们对大西洋环流有了更多了解。自2004年起在海洋中部署的仪器显示，大西洋环流在过去二十年里已明显减缓，其状态可能已达到近千年来的最弱水平。研究还表明，这套环流过去曾达到危险的临界点，并在当时开始急剧且不可逆转地衰退；随着地球变暖、冰川和冰盖融化，它可能再次达到这一临界点。
在一项使用最新一代地球气候模型的新研究中，我们模拟淡水流入，直到海洋环流达到这一临界点。
结果显示，环流可能会在达到临界点后一个世纪内完全停止，而且它正朝这个方向发展。如果发生这种情况，北美、亚洲部分地区和欧洲的平均气温将下降数摄氏度，全球各地的人们也将面临严重且连锁的后果。
我们还发现了一种基于物理机制的早期预警信号，可在大西洋环流逼近临界点时向全球发出警示。
海洋传送带
洋流由风、潮汐和水的密度差异驱动。
在大西洋环流中，赤道附近相对温暖、含盐量较高的表层海水向格陵兰岛流动。途中，它穿过加勒比海，绕流至墨西哥湾，然后沿美国东海岸流动，最后横越大西洋。
这股洋流也称墨西哥湾流，为欧洲带来热量。它向北流动并逐渐冷却时，水团会变得更重。到达格陵兰岛时，海水开始下沉并向南流。格陵兰岛附近海水下沉，会带动大西洋其他区域的海水流动，如此循环往复，就像一条传送带。
淡水过多——来自冰川和格陵兰冰盖的融水——会降低海水盐度，使其难以下沉，并削弱这条海洋传送带。传送带变弱后输送的北向热量会减少，到达格陵兰岛的重水也会减少，进而进一步削弱传送带的强度。一旦达到临界点，它就会迅速停止。
达到临界点时，气候会发生什么变化？
早在20世纪60年代初，研究人员就在一个过度简化的大西洋环流模型中首次发现了临界点的存在。如今，更精细的气候模型显示，气候变化将持续导致传送带强度减弱。然而，这些气候模型中似乎没有出现大西洋环流骤然停止的情况。
这正是我们研究的切入点。我们利用精细的气候模型进行实验，通过逐渐增加淡水输入，找出可能导致环流骤然停止的临界点。
我们发现，一旦达到临界点，传送带会在100年内停止。向北输送的热量将大幅减少，导致气候骤变。
结果：北方出现危险严寒
受墨西哥湾流影响的地区，在环流停止后接收到的热量将大幅减少。这会使北美和欧洲大陆的气温下降几摄氏度。
与其他地区相比，墨西哥湾流对欧洲气候的影响要大得多。在我们的实验中，这意味着欧洲部分地区每十年的气温变化超过5华氏度（3摄氏度），远快于当前全球变暖的速度——每十年约0.36华氏度（0.2摄氏度）。我们发现，挪威部分地区的气温将下降超过36华氏度（20摄氏度）。另一方面，南半球部分地区的气温将上升几摄氏度。
这些气温变化会在约100年内逐渐发生。这段时间看似很长，但按照通常的气候时间尺度，这种变化仍属骤变。
传送带停止还会影响海平面和降水模式，可能使其他生态系统更接近其临界点。例如，亚马孙雨林容易受到降水减少的影响。如果其森林生态系统转变为草原，这一转变将释放碳到大气中，并导致宝贵的碳汇消失，进一步加速气候变化。
大西洋环流在遥远的过去曾显著减缓。在冰期，覆盖地球大片区域的冰盖融化，淡水涌入减缓了大西洋环流，并引发剧烈的气候波动。
那么，我们何时会看到这一临界点？
一个关键问题仍未得到答案：大西洋环流何时会达到临界点？现有观测记录不够久，无法得出明确结论。近期一项研究提出，传送带正迅速逼近临界点，甚至可能在几年内达到，但这些统计分析采用了若干假设，因此存在不确定性。
相较之下，我们开发了一种基于物理机制且可观测的早期预警信号，涉及大西洋南部边界的盐度输送。一旦达到某个阈值，临界点可能会在随后一至四十年内到来。
我们的研究所揭示的气候影响，凸显了传送带骤然崩溃的严重性。气温、海平面和降水的变化将严重影响社会，而且在以人类为尺度的时间范围内，气候变化将无法逆转。
地球变暖之际，担忧极端严寒似乎有悖直觉；但如果大量融水涌入导致大西洋主要环流停止，这就是我们将面临的风险。
