全球海洋究竟变暖了多少?中美科学家给出最新估值

科技日报记者 李大庆

全球海洋上层的温度变暖是个不争的事实。但温度升高的具体数值是多少?变暖的幅度有多大?相关科学家及机构给出的答案也不尽相同。

举个例子。

2013年发布的国际政府间气候变化第五期评估报告(IPCC-AR5)列出了5个海洋热含量变化趋势的估算。其中,最小的估算值竟然只有最大的估计值的一半。

看来,科学家或相关机构的研究方法大不相同。

2000年,美国海洋和大气管理局(NOAA)的S. Levitus研究员在《科学》杂志上撰文,正式发布了第一条全球海洋上层热含量变化时间序列。他发现了20世纪下半叶全球海洋上层升温的现象。自此之后,全球海洋到底变暖了多少,就一直是科学家们“公说公有理,婆说婆有理”的一个争议不断的问题。

对海洋变暖速度估算的不确定性,一方面限制了人们对全球变暖的科学认知,影响对地球系统能量不平衡、气候敏感性等关键气候参数的估算;另一方面也阻碍了对气候模型的评估:从能量变化的角度,气候模型能否准确反映出过去的气候变化,进而对未来做出合理预估呢?

中科院大气物理所成里京副研究员联合美国学者于北京时间1月11日在《科学》上发文,对上述问题做了解答。

海洋变暖多少的争议来源于过去海洋观测数据质量精度不够和数量不足。自IPCC-AR5发布以来,研究人员发现传统的估算方法低估了过去几十年海洋热含量上升速率。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,得到了较好的全球海洋热含量估计。但是科学家们却无法穿越到2005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努力改进旧数据的质量、发展新的技术以便更准确地重构过去海洋的状态。

中科院大气物理所团队经过多年研究,解决了历史海洋热含量估计中的一系列问题,于2017年对海洋上层2000米热含量做出了新的估计;同时日本气象厅、澳大利亚联邦科学与工业研究组织、美国普林斯顿大学等也提出了更新的或改进的方法对海洋热含量变化进行估算。这些新的方法显示出了非常一致的、自1955年以来的全球海洋热含量上升趋势。

现在,科学家已经可以对全球海洋到底变暖多少做出更准确的计算了。

根据最新估算,1971-2010年间全球海洋上层2000米变暖的速率为0.36~0.39Wm-2(瓦特/平方米)。新的估算显示出比IPCC-AR5更快的海洋变暖速率:IPCC-AR5的同期估计仅为0.20~0.32Wm-2。海洋变暖在上世纪90年代后显著加速:1991年后海洋上层2000米变暖速率为0.55~0.68 Wm-2。这直接反映了大气中不断积累的温室气体对海洋的影响。

气候模型能否准确模拟过去的海洋变化呢?中美学者于今天新发表的这篇论文指出,目前主流的气候模型可以非常好的模拟历史海洋变暖:1970-2010年间,模型模拟的数据显示,海洋上层2000米变暖速率为0.39Wm-2,与最新的观测几乎一致。

模型对过去情况的极其优秀的模拟效果极大地提升了其对未来预估的可信度。根据模型预估,假设未来不施行任何气候政策,2081-2100年间,整个上层2000米海洋将平均变暖0.78摄氏度(相对于1991-2005的平均状态),这是过去60年海洋变暖总量的6倍!假设未来接近或达到《巴黎协定》目标,2081-2100年间海洋上层2000米将平均变暖0.4摄氏度。

人类活动已经深刻的改变了海洋环境,海洋增温已经造成了海平面上升、溶解氧下降、极端事件加剧、珊瑚白化等后果。然而,由于海洋对温室气体响应的“滞后效应”,海洋正在加速变暖,更强的海洋增暖将发生在本世纪。即使接近或者达到《巴黎协定》目标,海洋升温及其带来的影响也将持续。若不积极应对,未来人类和地球生态系统都将面临严重的气候风险。

来源:科技日报 文中图片均来自网络

编辑:岳靓

审核:管晶晶