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全球海洋暖化之忧

2021-01-29 16:19     来源:中国自然资源报     作者:赵宁
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受全球新冠肺炎疫情影响,2020年全球碳排放量小幅下降,但全球海洋依旧出现持续增温并达到历史新高。全球变暖增加的能量90%以上被海洋储存,最新数据表明,2020年全球海洋上层2000米吸收的热量,比2019年增加了2×1022焦耳,可以烧开 13亿个1.5升电热水壶的水——


近日,中国科学院大气物理研究所联合自然资源部国家海洋环境预报中心等国内外13家单位的研究人员发布了《全球海洋变暖2020年度报告》。研究指出:2020年海洋升温持续,成为有现代海洋观测记录以来海洋最暖的一年。

在全球变暖背景下,海洋扮演了什么角色?带来哪些影响?我们应如何应对海洋变暖?记者就此采访了中国科学院大气物理研究所副研究员成里京。

全球气候的“调节器”

“地球系统的能量来源是太阳,这些以短波辐射为主的能量滋养了万物、大气,提供了海水运动的能量来源、支撑了光合作用等生物化学过程。”成里京说,同时地球也在向外释放能量,主要形式包括红外辐射在内的长波辐射。

“长期以来,地球系统能量的‘吞’‘吐’保持在动态平衡状态,使得地球不至于一直变热或一直变冷。”成里京说,在这个平衡中,二氧化碳、甲烷等温室气体起了非常关键的作用,它能吸收长波辐射,将一部分能量保留在地球系统中,起到了保温效果。

“温室气体是地球系统中不可缺少的组成部分,如果没有温室气体的保温作用,我们生活的大气,平均温度可能比现在冷30℃左右。”成里京说,近百余年来,人类社会、工业活动不断燃烧积累在地球内部亿万年的煤炭、石油、天然气等化石燃料,释放出大量二氧化碳等温室气体。

“温室气体就像棉被一样盖住了地球,使地球不断被‘捂热’,这就是全球变暖。”成里京介绍,因为水相对于空气能够更多地储存能量,所以全球变暖增加的能量90%以上都存储在海洋中,使得海水变暖。

“海洋的能量变化直接反应全球气候变化。”成里京说,海洋通过与大气的能量物质交换和水循环等作用在调节和稳定气候上发挥着决定性作用,被称为地球气候的“调节器”。

不断加快变暖的海洋

海洋在变暖,变暖了多少?变暖速率到底有多快?不同国际机构基于海洋观测得到的估计各不相同。

20世纪90年代起就有科学家发现一些区域的海洋在变暖。直到2000年,美国科学家第一次正式给出了一个被广泛使用的海洋热含量时间序列,首次给出了海洋变暖的直接证据。

但2013年联合国发布的国际政府间气候变化评估报告第五次报告(IPCC-AR5),列举了5个变暖速度估计值,相差悬殊。这反映了海洋变暖速率估计的不确定性。科学界不断尝试解决该问题。

“海洋变暖多少的争议来源于过去海洋观测数据质量问题和数量的不足。”成里京说,在上个世纪,海洋观测主要分布在人类活动较多的北半球或者主要国际航线上,很多海区都没有观测。直到21世纪,Argo(实时地转海洋学观测阵)观测网的构建,才使得海洋观测第一次有了接近全球海区的覆盖。但是,科学家们无法穿越回2000年之前,重新用高精度的仪器观测过去的海洋状况。因此,海洋数据领域科研人员一直在持续改进旧数据的质量、发展新的技术以更准确地重构过去海洋的状态。

成里京表示,近些年,包括大气所团队在内的几个国际团队提出了一批新方法。大气所最新的海洋上层2000米热含量数据,以及日本气象厅、澳大利亚联邦科学与工业研究组织、美国普林斯顿大学等的新数据一致表明,全球海洋温度从1958年以来显示出上升趋势,表明了全球海洋正处于无可争议的变暖过程中。

自2018年起,大气所每年1月在《大气科学进展》发布上一年度的海洋热含量监测结果,对上一年的海洋状况进行盘点。最新年度报告中表明,2020年全球海洋上层2000米吸收的热量与2019年相比增加了2× 1022焦耳。这些热量可以使13亿个1.5升的电热水壶的水同时烧开。

“受全球新冠肺炎疫情影响,2020年全球碳排放量小幅下降,但全球海洋温度依旧出现了持续的增温并达到历史新高。”成里京认为,由于海洋对气候变化响应的缓慢和滞后特性,过去的碳排放导致的海洋变暖等影响将持续至少数十年之久。这一现象凸显了海洋在全球气候变化中的重要作用。

“不断创纪录的海洋变暖表明,减缓全球变暖和减弱变暖影响、风险的道路依然长远。”成里京说。

积极应对全球海洋变暖

过去几十年中,海洋每一个10年都比前10年更暖。海洋变暖给全球环境带来了一系列影响。由于“热胀冷缩”效应,不断变暖的海洋造成了海平面的持续上升,这给沿海、低洼和小岛屿地区带来越来越多的气候风险。此外,海洋暖化还带来了溶解氧下降、极端事件加剧、珊瑚白化、海洋渔业生产力下降等后果。

2018年,作为海参重要产地之一的辽宁受海洋热浪影响,圈养海参几乎遭受灭顶之灾。成里京指出,在未来海洋和大气变暖的背景下,海洋热浪会越来越多,这对各国的沿海养殖业造成极大的风险。

最新发表在《科学》杂志上的系统性研究表明:自1930年以来,由于海洋暖化,全球海洋渔业生产力已经下降了4%。海洋暖化对海洋生态系统以及人类利用渔业资源已经产生了严重的影响。

珊瑚礁则更为脆弱,它们不像鱼类能迁移,将直接面对气候变化带来的冲击。珊瑚礁就像海洋中的热带雨林,以0.1%的面积,供养了25%的海洋生物。但目前珊瑚礁持续白化,这对海洋食物链将是极大的打击。

此外,更暖的海洋为台风、飓风等极端天气提供了更多“燃料”,或将导致未来台风更强、极端降水更多。

“积极的监测、深入理解全球变化事实和机制、改进气候模型的效果是应对全球变化风险的第一步。”成里京认为,对于全球海洋观测来说,目前近海、边缘海、极地、2000米以下深海等区域的海洋观测依然缺乏,急需建立完整的海洋观测网。

成里京介绍,目前国际Argo计划正在启动新一轮设计,计划建成一个由2500个核心Argo浮标、1200个深海Argo浮标和1000个生物地球化学Argo浮标组成的综合性全球海洋立体实时观测网,在维持0-2000米核心温度、盐度观测的同时,向深海和生物地球化学领域拓展。这将是维持全球Argo海洋观测网未来10年~20年可持续发展的重要举措。

“但Argo并不是一个国家或者机构能建立起来的,需要各个国家齐力贡献、通力合作。”作为自然资源部第二海洋研究所青年海星访问学者,成里京介绍,我国于2002年正式加入国际Argo计划,自然资源部第二海洋研究所是我国参与实施国际Argo计划的执行单位,该所的中国Argo实时资料中心肩负着我国Argo大洋观测网浮标数据的传输、处理等工作。目前,我国维持着一个由近100个浮标组成的中国Argo大洋观测网,成为国际Argo计划中的重要成员国之一。

2015年12月,各国政府在巴黎气候变化大会上通过《巴黎协定》,主要目标是将本世纪全球平均气温上升幅度控制在2℃以内,并将为控温1.5℃付出努力。

“减少二氧化碳等温室气体排放是解决全球变暖的最终方法,这需要每一个个体、社会、政府等共同努力。”成里京说,人类不断发展伴随着明显的气候风险,但幸运的是,人类可以选择自己的未来。“希望我们的未来是一个可以持续发展的、人与自然和谐共存的未来。”

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