大西洋 overturning 流动系统的全局稳定性：边态、长期转瞬与CO₂作用下的边界危机

大西洋赤道逆转循环（AMOC）是一项关键海洋循环系统，可能转入弱状态。尽管该转变伴随严重的气候影响，但评估AMOC在全球变暖下的响应及其接近可能临界阈值的程度仍然困难。为理解未来地球系统的稳定性，需超越基于局部稳定性分析的经典早期警报方法，采用全局动力学视角。本文利用中等复杂度气候模型，探讨不同大气CO₂浓度下AMOC稳定性图景。我们显式计算了边态（或“Melancholia”态），即位于强弱AMOC吸引子之间边界上的混沌 saddle。尽管边态本身不稳定，但它可以支配数个世纪的转瞬气候，支持由大气-冰-海洋相互作用在北大西洋地区驱动的AMOC振荡。我们发现，在 projected for near future 的CO₂水平下，当前AMOC吸引子将通过与边态碰撞而消失，引发边界危机。危机超越后，由于“幽灵态”导致的长期混沌转瞬，使得在时变作用下的ensemble轨迹发生发散。基于动力系统理论，我们的结果为地球系统模型在中等作用情景下观察到的大规模ensemble方差和看似“随机分叉”提供了解释。