一对研究人员研究了这条名为大西洋经向翻转环流 (AMOC) 的全球传送带的大西洋部分，发现的冬季天气严重依赖于这种类似传送带的系统。随着 AMOC 因气候变化而放缓，将经历更加极端寒冷的冬季天气。
该研究发表在《通信地球与环境》杂志上，由亚利桑那大学地球科学系副教授尹建军领导，国家海洋和大气管理局地球物理流体动力学实验室物理科学家赵明合着.
AMOC 是这样工作的：暖水在大西洋上游向北流动，并在高纬度向大气释放热量。随着水冷却，它变得更稠密，这导致它沉入深海，然后向南流回。
“这种环流在海洋中向北输送了大量的热量，”尹说。“幅度大约为 1 拍瓦，或 10 至 15 瓦特。目前，全世界的能源消耗约为 20 太瓦，即 10 至 12 瓦特。因此，1 拍瓦足以运行大约有 50 个文明。”
但随着气候变暖，海洋表面也会变暖。与此同时，格陵兰冰盖融化，将更多的淡水倒入海洋。水的升温和清新都可以降低地表水密度并抑制水下沉，从而减缓 AMOC。如果 AMOC 减慢，则向北的热传输也会减慢。
这很重要，因为赤道从太阳接收的能量比两极多。大气和海洋都在将能量从低纬度输送到高纬度。如果海洋不能向北输送尽可能多的热量，那么大气必须通过中纬度地区更极端的天气过程输送更多的热量。当大气向北移动热量时，冷空气从两极转移并被推到低纬度地区，到达最南至南部边境的地方。
“把它想象成连接两个大城市的两条高速公路，”尹说。“如果一个被关闭，另一个将获得更多流量。在大气中，流量就是日常天气。因此，如果海洋热传输减慢或关闭，天气会变得更加极端。”
尹说，这项研究的动机是德克萨斯州二月份经历的极端寒冷天气。
“在休斯顿，每天的气温比正常水平低 40 华氏度，”尹说。“这是夏季/冬季温差的典型范围。它让德克萨斯州感觉像北极。这种极端的冬季天气近年来在发生过多次，因此科学界一直在努力了解这些背后的机制极端事件。”
德克萨斯州的危机导致大范围的灾难性停电，国家海洋和大气管理局估计社会经济损失总计 200 亿美元。尹很好奇海洋在极端天气事件中扮演的角色。
尹和赵使用最先进的高分辨率全球气候模型来衡量 AMOC 对极端寒冷天气的影响。
他们运行了两次模型，第一次使用功能正常的 AMOC 观察当今的气候。然后他们通过向高纬度北大西洋输入足够的淡水来关闭 AMOC 来调整模型。这种差异揭示了 AMOC 在极端寒冷天气中的作用。他们发现，如果没有 AMOC 及其向北的热量传输，冬季极冷的天气会加剧
根据最近的观察性研究，AMOC 在过去几十年中有所减弱。气候模型预测，随着大气中温室气体的增加，它会变得更加脆弱。
“但减弱的程度存在不确定性，因为此时我们不知道格陵兰冰盖会融化多少，”尹说。“它融化的程度取决于温室气体的排放量。”
尹说，研究人员也没有在他们的模型中考虑人为全球变暖的影响，但这是未来感兴趣的领域。