大西洋经向翻转环流减缓加剧热带干旱风险：古气候验证与未来预测

这篇研究通过古气候记录（HS1时期）和气候模型模拟，揭示了大西洋经向翻转环流（AMOC）减弱通过高纬度冷却信号向热带北大西洋传播的机制，导致全球热带降水格局改变。研究验证了AMOC减缓通过海气相互作用影响太平洋和印度洋降水，并预测未来中美洲、亚马逊和西非将面临严重干旱风险。

　　

热带响应海洋环流减缓加剧未来干旱风险

摘要

全球变暖下的热带降水预测存在高度不确定性，主要源于大西洋经向翻转环流（AMOC）减弱的响应机制不明确。尽管AMOC减缓可通过改变热带降雨带影响气候，但其与高纬度变化的物理联系尚不清楚。本研究结合古气候记录（如Heinrich Stadial 1, HS1）和气候模型，发现AMOC减弱通过高纬度冷却信号向热带北大西洋传播，驱动全球热带降水变化。模型显示，盛行东风和西风将冷空气输送至太平洋和印度洋，通过海气相互作用改变降雨格局，影响远至印尼、安第斯山脉和澳大利亚北部。类似机制在未来变暖情景中同样存在，预测中美洲、亚马逊和西非将面临严重干旱。

主要发现

过去水文气候变化模式

通过严格筛选的125个HS1时期水文敏感记录（如δD_wax、δ¹⁸O_calcite和粉尘通量），研究发现北半球普遍干旱、南半球湿润，与ITCZ（热带辐合带）南移一致。但区域差异显著，如亚马逊和印度洋的响应无法仅用ITCZ偏移解释。模型-数据一致性分析（Cohen’s κ）显示，热带北大西洋冷却幅度（-1至-3 K）与降水变化相关性最高（κ=0.58），而高纬度冷却影响较弱。

模拟响应的评估

模型分为三组：

1. 中度冷却组（热带北大西洋降温-1至-3 K）：模拟与古数据高度吻合，如安第斯山脉南部增湿（r=0.86）和印度干旱（与阿拉伯海冷却相关，r=0.79）。
2. 强冷却组（降温>3 K）：过度干燥亚马逊和海洋大陆，κ值降低（0.47）。
3. 弱冷却组（降温<1 K）：未能重现澳大利亚增湿或印度干旱（κ=0.37）。

驱动热带响应的机制

• 太平洋响应：热带大西洋冷却通过东风将冷空气输送至加勒比海，削弱赤道东太平洋温度梯度，导致南美西岸增雨。
• 印度洋响应：阿拉伯海冷却减少印度季风水汽供应，同时激发跨赤道风减弱，促使澳大利亚北部夏季风增强。古数据支持该机制，如HS1时期阿拉伯海冷却和东太平洋温度梯度减弱。

多模型预测

在CMIP5/6高排放情景下，25个模拟热带北大西洋冷却的模型预测中美洲、亚马逊和西非干旱加剧（降雨减少40%），而38个无显著热带冷却的模型响应较弱。古气候验证的模型显示更高一致性，凸显热带冷却对干旱预测的关键作用。

古气候验证降低不确定性

研究强调，热带北大西洋冷却模式（而非AMOC减弱幅度）是影响全球热带降水的核心。模型差异可能源于风-蒸发-海温反馈的强度，未来需改进该机制以提升预测可靠性。这一发现为AMOC减缓下的干旱风险提供了古气候约束，警示脆弱生态系统需加强减排应对。

（注：全文结论均基于原文数据，未添加主观推断。）