Dòng hải lưu Vịnh đột ngột di chuyển về phía bắc trong một đợt lạnh cổ đại – và đó là lời cảnh báo cho tương lai của chúng ta
The Gulf Stream suddenly moved north during an ancient cold snap – and it’s a warning for our future
New evidence shows a major climate shift ‘within a lifetime’ 13,000 years ago.
Bằng chứng mới cho thấy một sự thay đổi khí hậu lớn ‘trong vòng đời’ cách đây 13.000 năm.
Around 13,000 years ago, as the world was emerging from the grip of the last ice age, much of the North Atlantic region plunged back into near-glacial conditions.
Khoảng 13.000 năm trước, khi thế giới đang thoát khỏi sự kìm kẹp của kỷ băng hà cuối cùng, phần lớn khu vực Bắc Đại Tây Dương đã rơi trở lại điều kiện gần như băng giá.
Sea ice expanded across the North Atlantic, reaching as far south as the Shetland Islands. Glaciers began to regrow in the Scottish Highlands, while winter temperatures across Europe and North America plummeted. Yet off the coast of Atlantic Canada, the ocean did the opposite.
Băng biển mở rộng khắp Bắc Đại Tây Dương, vươn xa đến tận Quần đảo Shetland. Các sông băng bắt đầu tái sinh ở Cao nguyên Scotland, trong khi nhiệt độ mùa đông trên khắp châu Âu và Bắc Mỹ giảm mạnh. Tuy nhiên, ngoài khơi bờ biển Canada Đại Tây Dương, đại dương lại diễn ra điều ngược lại.
In our new study, published in the journal Nature Communications, we found evidence that waters off Nova Scotia, Canada, warmed as the Gulf Stream shifted hundreds of kilometres northward, while deep circulation also changed.
Trong nghiên cứu mới của chúng tôi, được công bố trên tạp chí Nature Communications, chúng tôi đã tìm thấy bằng chứng cho thấy vùng nước ngoài khơi Nova Scotia, Canada, đã ấm lên khi Dòng hải lưu Vịnh dịch chuyển hàng trăm km về phía bắc, đồng thời sự tuần hoàn sâu cũng thay đổi.
It is the first direct evidence that this vital current responded in such a way during a period of abrupt climate change that rearranged Atlantic Ocean circulation.
Đây là bằng chứng trực tiếp đầu tiên cho thấy dòng hải lưu quan trọng này đã phản ứng theo cách đó trong một giai đoạn biến đổi khí hậu đột ngột, điều đã sắp xếp lại sự tuần hoàn của Đại Tây Dương.
The finding lends support to the climate models that predict a similar northward shift in the future if the Atlantic Meridional Overturning Circulation (Amoc) weakens – a trend that has probably already begun.
Phát hiện này ủng hộ các mô hình khí hậu dự đoán một sự dịch chuyển về phía bắc tương tự trong tương lai nếu Sự tuần hoàn Lớn theo kinh tuyến Đại Tây Dương (Amoc) suy yếu – một xu hướng có lẽ đã bắt đầu rồi.
Why the Gulf Stream matters
Tầm quan trọng của Dòng hải lưu Vịnh Mexico
The Gulf Stream transports warm tropical waters northwards along the eastern coast of North America before turning north-east towards Europe. In doing so, it forms part of the Amoc, a vast system of ocean currents that redistributes heat, nutrients and carbon around the Atlantic Ocean. Consequently, the Amoc plays a major role in regulating the climate. In particular, the northern arm of the Gulf Stream helps keep western Europe much milder than other regions at similar latitudes.
Dòng hải lưu Vịnh Mexico vận chuyển các vùng nước nhiệt đới ấm áp về phía bắc dọc theo bờ biển phía đông của Bắc Mỹ trước khi rẽ hướng đông bắc về châu Âu. Khi làm như vậy, nó tạo thành một phần của AMOC (Hệ thống dòng chảy Đại Tây Dương) , một hệ thống dòng hải lưu rộng lớn có chức năng tái phân phối nhiệt, chất dinh dưỡng và carbon khắp đại dương Đại Tây Dương. Do đó, AMOC đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh khí hậu. Đặc biệt, nhánh phía bắc của Dòng hải lưu Vịnh Mexico giúp giữ cho Tây Âu ôn hòa hơn nhiều so với các khu vực khác ở cùng vĩ độ.
Scientists are increasingly concerned about the future of this circulation system. As the climate warms and extra freshwater (from melting ice) enters the North Atlantic, surface waters become less dense and therefore less able to sink. Most climate models project that these changes weaken the Amoc. Observations suggest that this weakening has already begun, but it is predicted to weaken much more as the 21st century progresses. However, direct evidence showing how the system responds to such major disruptions remains relatively limited.
Các nhà khoa học ngày càng quan tâm đến tương lai của hệ thống tuần hoàn này. Khi khí hậu ấm lên và nước ngọt bổ sung (từ băng tan) đổ vào Bắc Đại Tây Dương, các vùng nước bề mặt trở nên kém đậm đặc hơn và do đó ít khả năng chìm xuống hơn. Hầu hết các mô hình khí hậu dự đoán rằng những thay đổi này làm suy yếu AMOC. Các quan sát cho thấy sự suy yếu này đã bắt đầu, nhưng người ta dự đoán nó sẽ suy yếu nhiều hơn nữa khi thế kỷ 21 tiến triển. Tuy nhiên, bằng chứng trực tiếp về cách hệ thống phản ứng với những gián đoạn lớn như vậy vẫn còn tương đối hạn chế.
To answer that question, paleoceanographers like us turn to the past.
Để trả lời câu hỏi đó, các nhà cổ đại dương học như chúng tôi tìm về quá khứ.
A natural experiment from the end of the last ice age
Thí nghiệm tự nhiên từ cuối kỷ băng hà trước
The Younger Dryas was one of the most dramatic episodes of abrupt climate change in Earth’s recent history. As the planet emerged from the last ice age, warming trends across much of the North Atlantic region abruptly reversed. European summer temperatures declined by around 4°C–8°C in less than a century, while Greenland cooled by up to 10°C within just a few decades. The effects rippled far beyond the North Atlantic, weakening monsoon systems across Africa and Asia.
Thời kỳ Younger Dryas là một trong những giai đoạn thay đổi khí hậu đột ngột và kịch tính nhất trong lịch sử gần đây của Trái Đất. Khi hành tinh thoát khỏi kỷ băng hà cuối cùng, xu hướng ấm lên ở phần lớn khu vực Bắc Đại Tây Dương đã đảo ngược đột ngột. Nhiệt độ mùa hè châu Âu giảm khoảng 4°C–8°C chỉ trong chưa đầy một thế kỷ, trong khi Greenland nguội đi tới 10°C chỉ trong vài thập kỷ. Những tác động này lan xa ngoài Bắc Đại Tây Dương, làm suy yếu các hệ thống gió mùa trên khắp Châu Phi và Châu Á.
To understand how the ocean responded, we analysed sediment extracted from the seabed off Nova Scotia. Microscopic fossil shells and sediment grains preserved within this marine mud can reveal what the sea would have been like at the time it formed. We then reconstructed changes in both surface and deep Atlantic circulation before, during, and after the Younger Dryas.
Để hiểu cách đại dương phản ứng, chúng tôi đã phân tích trầm tích được khai thác từ đáy biển ngoài Nova Scotia. Các vỏ hóa thạch và hạt trầm tích hiển vi bảo tồn trong bùn biển này có thể tiết lộ bãi biển trông như thế nào vào thời điểm nó hình thành. Sau đó, chúng tôi tái tạo những thay đổi về cả sự lưu thông bề mặt và sâu của Đại Tây Dương trước, trong và sau thời kỳ Younger Dryas.
An unexpected warming signal
Tín hiệu ấm lên bất ngờ
What we found surprised us. While Greenland and much of the subpolar North Atlantic cooled rapidly, waters off Atlantic Canada warmed instead, by as much as 4°C–5°C.
Những gì chúng tôi tìm thấy đã gây ngạc nhiên cho chúng tôi. Trong khi Greenland và phần lớn Bắc Đại Tây Dương cận cực lạnh đi nhanh chóng, thì vùng nước ngoài khơi bờ biển Canada Đại Tây Dương lại ấm lên, với mức tăng tới 4°C–5°C.
The most likely explanation is that the Gulf Stream migrated northwards, bringing warm subtropical waters closer to the Canadian coastline.
Giải thích có khả năng nhất là Dòng hải lưu Vịnh (Gulf Stream) đã di chuyển về phía bắc, mang các vùng nước cận nhiệt đới ấm hơn đến gần bờ biển Canada.
Previous climate-model simulations had predicted that a weakening of one of the Amoc’s deep currents could trigger exactly this response. Until now, however, there had been little direct geological evidence that it had happened before.
Các mô phỏng mô hình khí hậu trước đây đã dự đoán rằng sự suy yếu của một trong những dòng chảy sâu của AMOC có thể kích hoạt chính phản ứng này. Tuy nhiên, cho đến nay, vẫn chưa có bằng chứng địa chất trực tiếp nào cho thấy điều đó đã từng xảy ra trước đây.
Our study provides real-world evidence for a process that climate models have long proposed. That matters because it shows that large reorganisations of Atlantic circulation are not just theoretical possibilities – they have happened before.
Nghiên cứu của chúng tôi cung cấp bằng chứng thực tế về một quá trình mà các mô hình khí hậu đã đề xuất từ lâu. Điều này rất quan trọng vì nó cho thấy rằng những sự tái tổ chức lớn của dòng tuần hoàn Đại Tây Dương không chỉ là khả năng lý thuyết – mà chúng đã từng xảy ra trước đây.
What can the past tell us about the future?
Quá khứ có thể cho chúng ta biết gì về tương lai?
No past climate event is a perfect analogue for modern climate change. The Younger Dryas occurred under very different conditions from today. Massive ice sheets still covered much of Canada and Scandinavia, and the sea level was tens of metres lower than at present.
Không có sự kiện khí hậu nào trong quá khứ là phép loại suy hoàn hảo cho biến đổi khí hậu hiện đại. Thời kỳ Younger Dryas xảy ra trong điều kiện rất khác so với ngày nay. Các tảng băng lớn vẫn bao phủ phần lớn Canada và Scandinavia, và mực nước biển thấp hơn hàng chục mét so với hiện tại.
Nevertheless, the physical links connecting the different components of the North Atlantic circulation system are likely to be the same.
Tuy nhiên, các mối liên kết vật lý nối các thành phần khác nhau của hệ thống tuần hoàn Bắc Đại Tây Dương có khả năng vẫn giữ nguyên.
Our study does not suggest that the Amoc completely collapsed during the Younger Dryas, nor does it tell us whether such a collapse is likely in the future. Instead, it reveals a more nuanced picture in which various components of the North Atlantic circulation system changed in different ways. Rather than producing a uniform response, this reorganisation created a patchwork of warming and cooling across the North Atlantic.
Nghiên cứu của chúng tôi không cho thấy rằng AMOC đã sụp đổ hoàn toàn trong thời kỳ Younger Dryas, cũng như nó không nói với chúng ta liệu sự sụp đổ như vậy có khả năng xảy ra trong tương lai hay không. Thay vào đó, nó tiết lộ một bức tranh phức tạp hơn, trong đó các thành phần khác nhau của hệ thống tuần hoàn Bắc Đại Tây Dương đã thay đổi theo những cách khác nhau. Thay vì tạo ra một phản ứng đồng nhất, sự tái tổ chức này đã tạo ra một mạng lưới vá víu giữa ấm lên và lạnh đi trên khắp Bắc Đại Tây Dương.
Similar patterns have also emerged over the last 150 years, with a relative “warming hole” developing in the ocean south of Greenland while regions closer to the Gulf Stream have warmed more rapidly. Our findings provide real-world evidence that these contrasting patterns are closely linked to changes in ocean circulation.
Các mô hình tương tự cũng đã xuất hiện trong 150 năm qua, với một “vùng ấm lên” tương đối phát triển ở đại dương phía nam Greenland, trong khi các khu vực gần Dòng chảy Vịnh (Gulf Stream) ấm lên nhanh hơn. Những phát hiện của chúng tôi cung cấp bằng chứng thực tế rằng những mô hình tương phản này có liên hệ chặt chẽ với sự thay đổi trong tuần hoàn đại dương.
Looking to the future, scientists are concerned that continued human-caused warming could trigger major changes in North Atlantic circulation, leading to shifts in ocean temperature patterns, which would disrupt weather and climate across the globe. Examining how the Atlantic behaved 13,000 years ago can help us recognise the warning signs of major changes before they happen again.
Nhìn về tương lai, các nhà khoa học lo ngại rằng sự ấm lên do con người tiếp tục có thể kích hoạt những thay đổi lớn trong tuần hoàn Bắc Đại Tây Dương, dẫn đến sự dịch chuyển của các mô hình nhiệt độ đại dương, điều này sẽ làm gián đoạn thời tiết và khí hậu trên toàn cầu. Việc nghiên cứu cách Đại Tây Dương đã hành xử cách đây 13.000 năm có thể giúp chúng ta nhận ra các dấu hiệu cảnh báo về những thay đổi lớn trước khi chúng xảy ra lần nữa.
Critically, our study suggests that such reorganisations can unfold over about a century, with individual components of the circulation changing within just a few decades – within a human lifetime.
Quan trọng hơn, nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng những sự tái tổ chức như vậy có thể diễn ra trong khoảng một thế kỷ, với các thành phần riêng lẻ của hệ thống tuần hoàn thay đổi chỉ trong vài thập kỷ – trong suốt cuộc đời con người.
By showing how different parts of the Atlantic circulation interacted during a past episode of abrupt climate change, our findings provide an important benchmark for testing climate models. The deeper understanding we have gained into how the interconnected Atlantic system behaves will also help us with the very challenging task of developing early-warning systems for future circulation changes and potential climate tipping points.
Bằng cách chỉ ra cách các bộ phận khác nhau của tuần hoàn Đại Tây Dương đã tương tác trong một giai đoạn thay đổi khí hậu đột ngột trong quá khứ, những phát hiện của chúng tôi cung cấp một tiêu chuẩn quan trọng để kiểm tra các mô hình khí hậu. Sự hiểu biết sâu sắc hơn mà chúng ta có được về cách hệ thống Đại Tây Dương liên kết hoạt động cũng sẽ giúp chúng ta thực hiện nhiệm vụ rất khó khăn là phát triển các hệ thống cảnh báo sớm cho những thay đổi tuần hoàn và các điểm bùng phát khí hậu tiềm năng trong tương lai.
Alice Carter-Champion receives funding from the Natural Environment Research Council (NERC) , the Royal Society’s project “Rethinking Palaeoclimate for Society” and the Leverhulme Trust.
Alice Carter-Champion nhận tài trợ từ Hội Nghiên cứu Môi trường Tự nhiên (NERC) , dự án “Tái suy nghĩ về Khí hậu Cổ cho Xã hội” của Viện Hoàng gia và Quỹ Leverhulme.
Fangjingcheng Zhu receives funding from the INSPIRE NERC Doctoral Training Partnership and NERC project ReconAMOC.
Fangjingcheng Zhu nhận tài trợ từ Quan hệ Đối tác Đào tạo Tiến sĩ INSPIRE NERC và dự án NERC ReconAMOC.
Jack Wharton receives funding from the Natural Environmental Research Council (NERC) , the European Union’s Horizon Europe project EPOC, and the Advanced Research + Invention Agency (ARIA) project VERIFY.
Jack Wharton nhận tài trợ từ Hội Nghiên cứu Môi trường Tự nhiên (NERC) , dự án Horizon Europe của Liên minh Châu Âu EPOC và dự án ARIA VERIFY của Cơ quan Nghiên cứu và Phát minh Tiên tiến.
Read more
-
‘Tự chủ chiến lược’ là gì – và tại sao mọi người đột nhiên tìm kiếm nó?
What is ‘strategic autonomy’ – and why is everyone suddenly reaching for it?
-
Màng nhựa mới phủ hàng ngàn cột nhỏ có thể xé toạc virus khi tiếp xúc
New plastic film covered in thousands of tiny pillars can tear apart viruses on contact