引发气候翻转的神秘环流，最早竟是由贩卖非洲奴隶的英国船长发现

▲ AMOC 示意图（图片来源：astronomyonline）

十八世纪中叶，正是欧洲殖民者从非洲贩运黑人奴隶到欧洲和美洲的鼎盛时期。

1751 年的一天，英国从事黑奴贸易的船只哈利法克斯伯爵号的船长亨利 · 埃利斯给一位名叫斯蒂芬 · 黑尔斯的牧师写信，描述了他在热带大西洋上的一次深海温度测量过程。

【资料图】

这位黑尔斯牧师给埃利斯设计并提供了船上使用的桶式海水测深器。虽然这个测深器只是一个家常用桶，但其顶部和底部都加装了活门调节阀——当桶在海里下沉时，活门打开，而当桶上升时，活门就会关闭。这样，这只桶就可以用来提取不同深度的海水。埃利斯船长还在桶里装上了温度计，把测深器固定在测深索上放到海洋中，从 110 米到 1629 米的不同深度提取海水，并测得其温度。

他发现，在 110 米至 1189 米之间深度的海水温度随深度逐渐下降，但在 1189 米处，海水温度骤降到 11.7 ℃，而继续再深入到 1629 米处，温度也未见有进一步下降。当时，洋面温度是 28.9 ℃。

黑尔斯牧师把这封信转交给了位于英国伦敦的皇家学会保存。而此后，埃利斯船长似乎也没有再做进一步的测量，更不可能意识到他的这次测量在科学上的意义。在信中，他只提到了用桶式测深器提取的深海冷水，给他和同伴们在炎热的海上旅途中，带来了洗冷水澡和冷却葡萄酒的快乐。

直到 1797 年，物理学家、英国伦福德伯爵本杰明 · 汤普森才在一篇名为 " 流体中热的传播 " 的文章中推测，在海洋深层有海水从极地向赤道流动。1800 年，他在一篇文章里明确引用埃利斯的测量数据来证明深海必定存在从极地到赤道的海水流动。

随后，通过德国科学家亚历山大 · 冯 · 洪堡的推广，以及俄国物理学家海因里希 · 楞次等多位科学家的不断研究和探索，大西洋经向翻转环流（AMOC）的图像逐步建立起来。上世纪五十年代末和六十年代初，美国物理海洋学家亨利 · 斯托梅尔和他的合作者一起建立了全球海洋深层环流的理论模型。

作为地球主要的海洋环流系统之一，AMOC 能将温暖而偏咸的海水从低纬度向北极方向输送。在到达高纬度以后，因为冷却作用和海水表面大量蒸发，上层海水温度降低且盐度增加，因而海水密度增加，在拉布拉多海和北欧海等处下沉。接下来，深层冷水主要沿着北大西洋西部底部掉头向南，一直流至南半球的南大洋，再通过复杂的海洋动力过程上升到海洋的近表层，继续往北流，从而形成一个闭合的环流圈。

作者：吕建华（中山大学大气科学学院教授）

编辑：许琦敏

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