摘要：北纬75度，格陵兰东海岸附近的“尼尔·阿姆斯特朗号”考察船（R/V Neil Armstong）。科学家登船进行测试，这或许将帮助他们更好地了解大西洋经向翻转流，简称AMOC。摄影：CHRIS CUDNEY

北纬75度，格陵兰东海岸附近的“尼尔·阿姆斯特朗号”考察船（R/V Neil Armstong）。科学家登船进行测试，这或许将帮助他们更好地了解大西洋经向翻转流，简称AMOC。摄影：CHRIS CUDNEY

撰文：Hannah Chanatry

北欧海 — 2011年，鲍勃·皮卡特（Bob Pickart）登上了丹麦海峡的考察船，直面科学未解之谜。

那时，他与一个冰岛科学家团队正在研究格陵兰岛和冰岛之间的水流。但某个出人意料的东西忽然出现在数据中：一股无人知晓的水流从另一个方向流了过来。

“（我不由想）那是什么鬼东西？”皮卡特说。他是伍兹霍尔海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institution）的物理海洋学家和高级研究员。

皮卡特回到了他的主要研究领域。然而十多年来，那股神秘的水流始终是他头脑深处的一个问号。

直到他为之返回。

去年夏天，皮卡特与一组跨学科研究者对那支洋流展开了追踪。今天它的名字是冰岛-法罗斜坡急流（Iceland Faroe Slope Jet，IFSJ）。历经六周的航行和一场大风暴后，我们沿这条洋流穿过北海的路径，曲折北上进入北极地区。

科学家已经知道它在哪儿结束，因此，找到它的起点很关键。IFSJ，一支深部密度流，从北欧海（格陵兰海、冰岛海和挪威海的传统统称）某处出发，流向东、南两个方向，最终疾速穿过法罗斜坡水道（Faroe Bank Channel）——格陵兰至苏格兰的海脊上的一处缺口。

海水在那里汇入大西洋经向翻转流（Atlantic meridional overturning circulation，AMOC）的下层。

AMOC常被描述为“大洋传送带”，是一个复杂的洋流系统，可以输送热量、影响地区天气模式。

然而气候模型显示，随着地球变暖，AMOC可能会减速甚至崩溃。在这类仿真中，过量温暖淡水的侵入干扰了推动该环流的进程。后果可能是灾难性的：欧洲北部的气温或许将骤降，海平面上升的情况甚至会扩散到美国，南半球的季风也可能改变路径。

但它将何时发生、有怎样的时间表？科学界对此有很大争议。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）最新报告称，环流可能在二一零零年之后减速；一些科学家认为，未来几十年内就会出现一次崩溃；另有观点主张，虽然数据显示海水正在变暖，但AMOC关键区段的水流仍将保持稳定。

根据印度理工学院布巴内斯瓦尔分校（Indian Institute of Technology Bhubaneswar）助理教授迪潘詹·德伊（Dipanjan Dey）及其他专家的说法，模型预测之所以没有形成共识，是因为欠缺长期观察。对于AMOC的系统级测量只有20年历史。

德伊没有参与皮卡特的研究，他研究AMOC对于季风的潜在影响。德伊说：“我们没有信心断言转折点会在什么时候来临……但即便可能看不到它的全貌，我们仍应做好准备。”

这也是为什么65岁的皮卡特哪怕冒着狂风巨浪，在东倒西歪的“尼尔·阿姆斯特朗号”考察船（R/V Neil Armstrong）上紧紧抓住栏杆，也要穿过那一段过道。他希望了解IFSJ的发源，还有它与AMOC之间的联系，从而填补资料的空缺。

“在我们能真正弄清气候开始变暖时的AMOC会怎样变化以前，我们必须理解这个系统是如何运作的。”他说。

科学家王彦欣（Yanxin Wang，音译）和斯蒂芬妮·森佩尔（Stefanie Semper）夜间取水样。收集海水样本是个艰苦的任务。在时而掀起惊涛骇浪的海面上，研究人员彻夜工作。摄影：HANNAH CHANATRY

航海侦探

为了解冰岛-法罗海坡急流在大西洋经向翻转流系统中的作用还有它的起点，皮卡特团队像侦探一样搜寻线索，IFSJ就是他们的嫌疑人。

“它有一套特征，即特定的温度、盐度和速度特点——我们能对这些加以追踪。”斯蒂芬妮·森佩尔说。36岁的森佩尔时挪威卑尔根大学（University of Bergen）的物理海洋学家和高级研究员。

事实上，正是森佩尔在2019年完成了对IFSJ原始数据的首个分析。

“在我的研究所，它仍（被称）为斯蒂芬妮洋流。”她笑着说。

在本次考察中，森佩尔使用了温盐深仪（CTD，一种测量电导率、温度和深度的仪器）和其他用于判断速度的仪器。“看守员”们监视着CTD。除了森佩尔，他们都是博士后获博士研究生，两两一组，日夜轮班。

CTD传感器附在一圈大型金属瓶上。在进行每一项测试时，这圈金属瓶都被液压臂举起，探出一侧船沿，然后沉入水下。夜班时间，森佩尔待在主实验室，与克里斯·卡贝尔（Chris Cabell）保持沟通，指挥CTD投放。卡贝尔在两层高的瞭望台上，利用对讲机操纵液压臂。她坐在12面电脑屏幕前，计算CTD还要移动多远才能到海底。

“那么现在，我们还要等1000米。”在CTD下沉时，她说。当传感器开始传输数据，两条彩色垂直线条出现在其中一面屏上的表格中。

次日凌晨，森佩尔穿上一件冬季外套和一件救生衣，戴上一顶安全帽，开始回收CTD并将之固定好，接着，船就可以继续前进了。

这件工作又冷又湿。才刚入夜，森佩尔就差点被一道翻上甲板的海浪击中。

更多问题，十三载酝酿

看守员们共计完成了212次CTD投放，皮卡特实时拼接数据，捕获了这支洋流的垂直快照。借助洋流快照和天气预测，皮卡特与船长不时调整航线，最终在返回港口前，令“阿姆斯特朗号”航至北纬75度，远比北极圈更北。

“北纬75度是我们这艘船到达的最北端，我估计，以一度之差超越了记录。”船长迈克·辛格尔顿（Mike Singleton）说。

待回到陆地，来自“阿姆斯特朗号”和另外两艘配合皮卡特科考的船只的数据将被融合到一起，任何未在船上处理的的海水样本都将受到分析。皮卡特还在法罗群岛以北部署了科学系泊设备以及一艘滑翔机，在收回之前，这些设备将进行为期一年的数据收集。

高级研究员鲍勃·皮卡特在“尼尔·阿姆斯特朗号”考察船上。摄影：HANNAH CHANATRY

总的来说，这意味着未来数年还有更多工作要做。不过，我们已经产生了一些初步观察结果。根据已有共识，冰岛-法罗海坡急流共有两个分支，科学家由此猜想：它们可能发源于格陵兰海，虽然这一点尚未证实。皮卡特说，本次研究似乎证明，两分支之一确实从格陵兰海出发。这很有意义，因为这支急流连接格陵兰海和AMOC，还输送了来自一个快速变暖区域的海水。

而第二个分支看似来自另一完全不同的区域。

皮卡特不会成为这些新问题的回答者。出海三十年有余，他计划在未来几年内退休。于是，他把问题传给了新一代的物理海洋学家。在森佩尔的基础上，来自中科院海洋研究所的黄杰将领导陆上分析工作。在本次考察中，这位31岁的博士后与皮卡特进行了密切的合作。

“这就像一个绝好的生日礼物，”考察结束几周后，黄杰在一封邮件中写道，“那些数据太稀有了。”

皮卡特希望，其他青年科学家也能够热切投入，解决本次考察的另一个小难题。在测量过程中，数据里出现了又一个意料外的东西：一道水流——和从前一样，这一条也不曾为人所知。

这支洋流还有第三条分支。

“我甚至不确信这第三条分支意味着什么，但它正在运送大量的海水，”科考结束时，皮卡特说，“这是探索意义的真正体现。多酷哇！”

美国国家科学基金会资助了这项研究活动，并为本报道提供了支持。

来源：国家地理中文网