海洋中热盐环流，又可近似称为经向翻转环流（MOC），对全球稳定气候的维持起着举足轻重的作用。在当前气候背景下，全球热盐环流以大西洋的热盐环流（简称为AMOC）为主导，其平均强度约为20 Sv左右（1 Sv = 106 m3/s），而太平洋以风生环流占主导，其热盐环流（PMOC）非常弱。关于两个大洋MOC强度差异的成因，是科学界热议的话题。
封面图：海拔8400米左右高空拍摄的珠穆朗玛峰和喜马拉雅山脉群山（2023年5月23日摄，无人机照片）。新华社记者 孙非 摄
先前的研究表明，青藏高原的隆起在全球气候的塑造中起着关键作用，这会导致大气急流的系统性偏移，亚洲季风环流加剧，喜马拉雅山迎风坡降雨增加，对全球水文循环产生重大影响等等。3月24日发表在《Nature Communication》上的一篇论文探究了各大主要山脉隆起与气候变化之间的联系。研究指出，青藏高原隆起是削弱PMOC而增强AMOC的主要驱动力。
图1. AMOC和PMOC随不同山脉隆起的强度变化。落基山脉：RM、南极：AT、安第斯山脉：AM、格陵兰岛：GL
作者们利用耦合气候模式模拟了几个主要山脉对PMOC和AMOC的影响：即在模式中依次向平坦大陆添加山脉，观测后续变化。有意思的是，当青藏高原加入后，AMOC开始逐渐建立而PMOC很快崩溃（图1）。这暗示了青藏高原在大洋翻转流形成中的重要作用。
图2. 不同地形实验中AMOC和PMOC强度随时间的变化
文章还针对单个因子的作用做了进一步探究（图2），结果表明，移除青藏高原会导致AMOC崩溃，但仅靠青藏高原这一个大地形也无法导致AMOC的建立。除了青藏高原之外，AMOC的形成还有其它的地形要求。实验结果表明，只有青藏高原和南极大陆的共同作用才能导致AMOC的建立。不过，只要有青藏高原的存在，PMOC就不存在，这表明青藏高原对PMOC起决定性作用。
图3. 北极海冰和副极地混合层深度（MLD）随不同山脉隆起的变化
论文进一步对环流结果给出了机制解释。青藏高原隆起将吸引更多的大气水汽在欧亚大陆及北太平洋地区辐合，更多降水将导致北太平洋的海水变淡，海表密度减小；同时北太平洋中高纬度阿留申低压加强，导致海洋Ekman上升流增强，两者共同作用可以有效关闭北太平洋深水形成，导致了PMOC崩溃。另一方面，青藏高原隆起导致从热带太平洋中部向北大西洋的大气水汽输送减少，北大西洋盐度增加，进而增加了该地区的表层海水密度，触发北大西洋深水（NADW）形成。但仅由青藏高原引起的NADW形成还比较弱。南极大陆的存在会加强南大洋西风带，增强南大洋高纬度的Ekman抽吸，从而远程增强了NADW形成。两个大地形的联合作用最终可以导致AMOC完全建立。
图4. 电影《后天》中AMOC崩溃后的灾难场景
论文强调了青藏高原和南极大地形在现全球海洋热盐环流格局形成中的决定性作用，增进了我们对山脉塑造海洋翻转环流的理解，也为海洋在当前和未来气候变化中的作用提供了参考。论文的第一作者为复旦大学大气与海洋科学系杨海军教授，合作者包括中国科学院大气物理研究所吴国雄院士、刘屹岷研究员，兰州大学黄建平院士，北京大学姜睿博士和南京师范大学温琴副教授。
论文信息：
Yang, H., Jiang, R., Wen, Q. et al. The role of mountains in shaping the global meridional overturning circulation. Nat Commun 15, 2602 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-46856-x
