新技术新认知:海洋变暖在加速

文章作者:管理一号 | 2019-01-15
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(上图)全球上层2000米海洋热含量改变:曩昔的改变和未来预估。右侧样条为2081-2100年预估值。 (下图)新的海洋热含量估量比IPCC-AR5中的五个估量显示出更强的同期海洋变暖速率。气候模型的同期模仿成果和新的观测估量共同。(上图)全球上层2000米海洋热含量改变:曩昔的改变和未来预估。右侧样条为2081-2100年预估值。 (下图)新的海洋热含量估量比IPCC-AR5中的五个估量显示出更强的同期海洋变暖速率。气候模型的同期模仿成果和新的观测估量共同。

来历:我国科学报

海洋变暖是全球变暖一个中心和最基本的方针。海洋是否变暖、如何变暖?不论是公众仍是科学家,对此争议的焦点仍在于海洋观测数据的不确定性。

1月10日,我国科学院大气物理研讨所(以下简称大气物理所)副研讨员成里京联合美国圣—托马斯大学J。 Abraham、加州大学伯克利分校Z。 Hausfather和美国大气研讨中心K。 Trenberth在《科学》上撰写论文,再次答复海洋变暖研讨范畴的重要问题:海洋在曩昔60年加快变暖,且变暖将在本世纪继续。

海洋变暖的争议

地球体系能量添加表现为全球气温升高、海洋增温、冰川融化等。由于海水比热容较大,海洋累积了全球变暖的主要信号:90%的全球变暖能量储存在海洋中。

自美国海洋和大气管理局NOAA研讨员S。 Levitus于2000年在《科学》撰文正式发布第一条全球上层海洋热含量改变时刻序列,发现20世纪下半叶全球海洋次表层升温的现象以来,全球海洋究竟变暖了多少,一直是一个争议不断的问题。

“海洋变暖多少的争议来历于曩昔海洋观测数据质量和数量的不足。”成里京向《我国科学报》介绍。

他解释道,“究竟海洋面积反常广阔,均匀深度达4000米,人类现在的观测手段只是主要在上层2000米。在2005年Argo浮标观测网建成之前,在南半球以及全球700米以下深海的观测都较为稀疏。”

虽然2005年之后,海洋科学家们在海洋中布放了一些新的仪器Argo,得到了较好的全球海洋热含量估量,可是他们永久无法穿越到2005年之前,重新用高精度的仪器观测曩昔的海洋状况。这造成了前史海洋数据的不确定性。

数据不确定的一个比如是,在2013年发布的世界政府间气候改变第五期评估陈述(IPCC-AR5)列出的5个1971至2010年间海洋热含量改变趋势预算中,最小的估量竟只有最大的估量的一半。

而自IPCC-AR5发布以来,研讨人员发现传统的预算办法轻视了曩昔几十年海洋热含量上升速率。

以往预算不确定性来历主要是“世界上传统的估量在海洋观测较为贫乏的区域假定海洋改变为零,换句话说,只要没观测,就假定海洋不发生任何改变。这种假定极大地轻视了曩昔几十年海洋变暖的速率”。成里京说道,另一个不确定性来历是“有误差的前史观测数据(扔掉式探温仪XBT)的修订办法不是最优的办法”。

对海洋变暖速度预算的不确定性,一方面限制了人们对全球变暖的科学认知,影响地球体系能量不平衡、气候敏感性等关键气候参数的预算;另一方面也阻碍了对气候模型的评估,从能量改变的角度,气候模型能否准确反映出曩昔的气候改变,进而对未来做出合理预估呢?

新技术新认知:海洋变暖在加快

大气物理所团队多年研讨解决了前史海洋热含量估量中的一系列问题。

其2014年宣布的海洋数据(扔掉式探温仪XBT)修订办法是现在的“世界标准”,已经被用于美国海洋和大气管理局国家海洋环境信息中心NOAA/NCEI的数据库中。2019年英国气象局哈德来中心也将运用该团队的修订办法。

该团队于2016—2017年提出了新的“空间插值”办法。该办法有效解决了以往办法中的体系性误差。根据这些发展提出的新的热含量估量显示出更强的前史海洋变暖速率,且海洋变暖在上世纪90年代后加快。

此次在《科学》杂志宣布的论文是对整个海洋变暖研讨范畴近年来主要发展的提炼和归纳:包括大气物理所、日本气象厅、美国普林斯顿大学、澳大利亚在内的一些新发展已经能够得到更准确的前史海洋变暖预算,新的预算比传统预算显示出更强的海洋变暖。

将目光放在未来,未来海洋变暖将有多强?根据气候模型的预估是否可靠?文章证实,耦合形式比较计划5(CMIP5)模型集合均匀可以非常好地模仿前史海洋变暖:1970—2010年间,CMIP5模仿的海洋上层2000米变暖速率为0.39 Wm-2,与最新的观测简直共同,因此极大提升了模型对未来预估的可信度。

根据气候模型预估,假定未来不实施任何气候政策,2081—2100年间,整个上层2000米海洋将均匀变暖0.78摄氏度(相对于1991—2005年间的均匀状态),这是曩昔60年海洋变暖总量的6倍,海洋变暖速率继续加快;而假定未来将接近或到达《巴黎协定》方针,2081—2100年间海洋上层2000米将均匀变暖0.4摄氏度,且变暖速率在本世纪下半叶下降。

据此,对海洋变暖来说,更强的变暖发生在未来。成里京表明,这是由于海洋具有很强的稳定性,其对全球变暖的呼应具有“滞后性”。因此,这篇论文提醒重视海洋变暖,以期更好地应对海洋变暖带来的气候风险。

重视海洋 重视未来

为什么要重视海洋变暖?“海洋和全球气候变暖对人类和生态环境都已经造成了严峻的影响,若不治理,将造成更严峻的结果。” 成里京说道。

例如,由于海洋变温暖酸化,以大堡礁为代表的海洋珊瑚礁体系经历了接连三年大规模白化事情。他介绍,假如全球变暖继续,本世纪末99%以上的珊瑚礁体系将白化消亡。而珊瑚礁是25%的海洋生物赖以生存的环境,是海洋中的“热带雨林”。

2018年的飓风“山竹”、飓风“莱恩”等给登陆地造成了极大的经济和社会丢失。“海洋是飓风、飓风等极点气候的能量来历,更暖的海洋将导致未来飓风更强、降水更多。”成里京说,根据世界政府间气候改变评估陈述预估,随着海洋继续变暖,飓风等极点事情及其降水都将添加。

同时,更热的海洋会继续下降海水中的溶解氧含量,影响海洋生态体系,进而影响人类使用海洋渔业资源。

此外,海水温度升高的热膨胀效应贡献了现在海平面改变的约1/3,不断变暖的海洋将继续推升全球海平面,给沿海、低洼和小岛屿地区带来越来越多的气候风险。

“从2009年起咱们就开端研讨海洋观测数据,体系性探究如何修正海洋观测数据中的误差,然后确保高质量的观测数据。”成里京表明,“未来一段时刻,咱们将继续在海洋观测和热含量范畴深耕:继续进步更早曾经的(1870—1955年)观测数据的质量,咱们计划将现在的海洋热含量时刻序列扩展到更早的时期。”

这是由于,百年来的全球变暖是从19世纪末工业革命开端的,需求明确工业革命后海洋究竟变暖了多少,但现在的海洋热含量时刻序列最早只能到1940年。

除此以外,其团队还将继续探究海洋能量改变的物理机制:热量如何从上层海洋传递到深海?海洋热量输送和人类日子的地表温度改变有什么联络?这些科学问题的答复将添加人们对气候体系的认知,进而科学指导气候预估以及政策拟定。

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