温室效应与海平面上升 -地球温室效应会不会导致海平面上升讨论课题

1 I5 W( u5 ]- f

海洋，是地球循环里最重要的部分之一（甚至比大气更重要）。它搬运热量，提供缓冲，涵养生命，在水循环、 碳循环、氮循环中扮演着关键角色。

然而，频繁出现的极端天气似乎在向我们表明，这个巨大的循环系统正在失灵。

$ c% k% q# w( [

今年，全球海表面温度在三四月份开始就显示出远超过往年份的趋势，截止到八月，全球海表面平均温度超过了 21°C。世界气象组织发现，今年八月，地中海的海面温度异常高，部分地区甚至超过 30°C。

; c I: x' m B* X( o0 ~3 k2 l7 t% G

同时有报道称，今年 7 月，佛罗里达州马纳蒂湾的海面温度一路飙升到 38.4°C，下海游泳就像泡热汤。大海简直不是在变暖，而是在沸腾。

3 K" ]4 y* S3 _) M1 K( Z" r

; U' ]3 j3 F. a: Z

海表面温度变化图｜NOAA OISST V2., ClimateReanalyzer.org, Climate Change Institute, University of Maine[1]

大海到底怎么了？

大海不是在变暖而是在沸腾

海洋表面温度的变化，比气温的变化更需要关注。

道理很简单：水有着比空气更高的热容量，两者升高同样的温度，水所需要的能量是空气的四倍。科学家们通常也会使用海洋上层吸收的能量值来判断全球变暖进行到哪一步了。

/ S& J5 r) K6 ?. w R7 _9 V

根据最新数据，全球海洋最上面的 2000 米吸收的能量自 1990 年以来逐年上升，仅今年前七个月，上升的能量已经比 2022 年的平均高出至少 10^22 焦耳[2]。

: e! [$ e) W3 {2 d3 B" N' |

这个上升的数值是一个什么概念呢？

& k+ @+ A( e K! y8 L, a

如果和我国 2022 年年发电量 8.4 万亿千瓦时作比较，今年到 7 月为止，海洋热量的上升是发电量的 330 多倍。如果和TNT炸药爆炸所释放的能量相比，则相当于在海洋中投放了将近 2.4 万亿吨的TNT炸药。如果用来烧水，这个热量够每秒钟都烧开 6 亿壶 1.5 升的水，持续烧一年。

& x; I2 F! U2 F1 Z8 B

海洋吸收了大部分温室气体排放所产生的热量（超过 90%），也吸收了很多来自太阳辐射的热量，因为大海的存在，地球大气温度的飙升才得以缓解。

但是海洋捕获的巨大能量也会带来严重后果，世界上威力最大、破坏力最强的风暴就是这么产生的，比如台风、飓风以及热带气旋。这些气象事件形成的必需条件之一，是海表面温度至少达到 27°C。

Q# v! ]6 V @9 U5 ?& `: Y

海水温度升高所造成的海洋能量运输不平衡，加之其它复杂的气象因素，会增加气旋生成和运转的不确定性，进而导致降水强度、频率以及地域的变化。这种不确定性也增加了目前对于气旋发展的预测难度。

世界气象组织今年七月发布的《2022 年亚洲气候状况报告》显示，亚洲特别容易受到与水有关的灾害的影响。去年发生的 81 起重大自然灾害事件中，有 83% 为洪水和风暴事件[3]。2022 年，我国由于洪涝灾害所产生的经济损失就超过五十亿美元[3]。

这个夏天，我国由于台风带来的破纪录的强降水使得很多城市和地区遭受严重的洪涝灾害，相信华北还有南方的小伙伴都记忆犹新。台风数量以及破坏力的增加虽然与多种因素相关，但是海水温度升高所增加的能量为台风等风暴的形成提供了有利条件。

全球海洋上层2000米吸收的热量呈逐年上升趋势｜NOAA/NESDIS/NCEIOcean Climate Laboratory. Updated from Levitus et al.2012 [2]

2 s6 x/ L. P Q9 x

海洋变热之后

- F- E) p, p+ s5 c

海水温度的升高会带来什么？

7 T' w% j; B+ y

最直接的影响就是造成海平面上升。水在变暖时会轻微膨胀，海洋热含量的升高也会增加海水体积，从而导致海平面的上升。

与此同时，洋流运动把温度升高的海水运输到南北极，使得冰川从底部开始融化，由此导致的冰川消融，甚至要比由于大气温度的升高而造成的融化要严峻得多。

1 g0 I3 S9 d3 t( Q4 q& p4 W

因为忽略了暖流的影响，冰川实际的融化速度要比模型推测的快得多｜Pixabay

根据美国国家冰雪数据中心的数据，2023 年 7 月，全球海冰面积比 2019 年 7 月的最低纪录少了约 120 万平方公里[4]。截至到 7 月，南极海冰覆盖面积连续第三个月排名历史最低，比 1991-2020 年的平均值低约 259 万平方公里[4]，相当于减少了 1.2 个格陵兰岛（约 216 万平方公里）。

: |+ N- X8 Y) _

近些年来关于大面积的冰川融化将会导致的后果的相关报道也越来越多，例如海平面上升造成陆地被淹没、极地动物生态平衡的破坏、淡水资源的减少，以及甚至可能造成未知的远古微生物和病原体的释放等等，但鲜有人知道，这种消融背后是海水暖化的推波助澜。

' p8 A) L1 u2 L

极限高温

& I( o4 {6 `3 W+ p6 S# g

在海洋里再来一次

\7 a7 ]: B8 k! @8 c" u

陆地上发生的极端高温事件让我们每个人有“切肤之烫”，类似的事件也在海洋里上演。海水温度持续性升高带来的海洋热浪事件正发生在地球的部分海域。

, U0 z3 V. t2 P. F+ [

海洋热浪是指特定海域温度长时间异常偏高的事件，如果海域温度超出过往气候平均态 90 百分位阈值，连续五天或五天以上，就算作一次海洋热浪。

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）2021 年发布的第六次报告显示，1982 年至 2016 年期间，海洋热浪的发生频率增加了一倍，而且自 20 世纪 80 年代以来，热浪的持续时间变得更长，强度变得更大[5]。美国国家海洋和大气管理局更是发出警告，到今年 9 月份，全球一半的海洋可能会出现海洋热浪[6]。

海洋热浪的发生直接给海洋生物的生存带来了威胁。对于珊瑚礁来说，海水温度的上升会导致与之共生并提供食物的藻类的大量丧失，从而导致珊瑚礁“白化”甚至死亡。更糟糕的是，由于海洋吸收了大量的二氧化碳，使得海水酸化严重，珊瑚礁的生长进一步减缓。

4 h. f% Q& ?; X3 ^* z# O

健康的珊瑚礁是 25% 以上的海洋生物的家园，并且可以保护海岸线免受风暴和侵蚀，还可以为当地社区提供经济收入和就业机会（比如旅游业）。全球有超过十亿人直接受益于珊瑚礁，尤其是诸多小岛和环礁国家。

0 d l' d4 ?+ l& U4 B0 C

虽然珊瑚礁在不受干扰的环境下具有较快的恢复能力，但在全球变暖的大进程下，珊瑚礁的总体数量呈现出逐年下降的趋势。据联合国环境规划署估计，世界上 25% 至 50% 的珊瑚礁已经遭到破坏，如果不大幅减少温室气体排放，到 2100 年，所有海域内的珊瑚礁都将死亡[7]。

正在白化的珊瑚礁｜BJ Warnick/Kyodo/Newscom/Alamy

除了珊瑚礁，海洋热浪也会造成其他一些海洋物种的迁移和灭绝。海洋中的食物链一环扣一环，底层生物的灭绝与迁移都会对上层的生物产生巨大影响。例如海鸟由于没有食物大量饿死、鲸鱼为了觅食改变了往常的线路从而被渔网缠绕、某些地区出现新型有毒海藻从而对渔业造成影响。

大海停转的未来

大海持续变热，最糟糕的结果是什么？恐怕还不是海中的生灵涂炭。

0 _9 g7 h# o* G8 [9 w

在气候变化之下，洋流很可能会发生改变。

洋流是指海水持续稳定的流动，洋流的作用很像传送带，将赤道的暖水和降水输送到两极，将两极的冷水输送回热带。洋流由此调节着全球气候，帮助抵消到达地球表面的太阳辐射的不均匀分布。海洋与大气层紧密相连，洋流是驱动天气模式的重要动力。

大西洋经向翻转环流（AMOC）是全球大洋中最为重要的经向热输送带，它的强度变化可以直接影响南北半球的热量分配。

) V' O# a3 I3 M! U

关于 AMOC 崩溃的预测近年来有不少。IPCC 在 2021 年的报告中指出，许多大海洋流将在 21 世纪发生变化，AMOC 很可能在本世纪衰退 [5]。然而根据今年七月份最新的预测，倘若按照目前的温室气体排放量，AMOC 的崩溃将可能提前至本世纪中叶左右 (2025-2095，95% 的可能性）[8] 。

如果没有洋流，各地区的气温将更加极端，赤道地区超高温，两极地区寒冷，地球上适合居住的陆地面积也将大大减少。当然研究中也指出了崩溃程度的不确定性，即也有可能是部分崩溃。但是，我们对北大西洋气候系统突变的可能性应该保持高度关注。

* i- V5 t6 X& N& ^7 V3 b

AMOC示意图：红色表示近表层输送，蓝色表示深层回流。洋流主要是由海面风引导的，但也部分由温度和盐度梯度、地球自转和潮汐造成。│Met Office [9]

海洋目前仍在不停地吸收着空气中的热量与二氧化碳，但是逐渐升高的温度也使得海洋吸收二氧化碳的能力减弱。伴随着厄尔尼诺事件的来势汹汹，海洋温度的上升会变得更加猛烈，加剧气候危机。

2 ?* P% @2 }3 u1 U* g6 v

海洋的吸热和放热是缓慢的，因此海洋升温对气候的影响也会比较滞后。但我们都知道，这些海洋吸收的热量，终将在未来几个世纪重新流向大气，到那时会发生什么，我们还无法预测。

参考文献

[1] https://climatereanalyzer.org/clim/sst_daily/

$ h( N( M8 V5 Y4 O* F- j' c

[2] https://www.ncei.noaa.gov/access/global-ocean-heat-content/

[3] CLIMA, THER, and W. TE. "State of the Climate in Asia." (2023). https://public.wmo.int/en/our-mandate/climate/wmo-statement-state-of-global-climate/Asia-2022

! r4 d8 C9 z7 i7 R& @: g

[4] https://public.wmo.int/en/media/news/july-2023-confirmed-hottest-month-record

[5] Fox-Kemper, B., H.T. Hewitt, C. Xiao, G. Aðalgeirsdóttir, S.S. Drijfhout, T.L. Edwards, N.R. Golledge, M. Hemer, R.E. Kopp, G. Krinner, A. Mix, D. Notz, S. Nowicki, I.S. Nurhati, L. Ruiz, J.-B. Sallée, A.B.A. Slangen, and Y. Yu, 2021: Ocean, Cryosphere and Sea Level Change. In Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Masson-Delmotte, V., P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang, K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, pp. 1211–1362, doi: 10.1017/9781009157896.011.

[6] https://research.noaa.gov/2023/06/28/global-ocean-roiled-by-marine-heatwaves-with-more-on-the-way/

9 k* T8 s3 o3 W1 c. P% z$ C8 y

[7] https://www.unep.org/interactives/status-world-coral-reefs/

0 K8 F7 ~. Y& A, C' z+ |$ ]; D

[8] Ditlevsen, P., Ditlevsen, S. Warning of a forthcoming collapse of the Atlantic meridional overturning circulation. Nat Commun 14, 4254 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-39810-w

: `, ~7 G# u# S2 p% P9 O: c

[9] Met Office https://www.metoffice.gov.uk/binaries/content/assets/metofficegovuk/pdf/research/climate-science/met-office-hadley-centre/risk-management-of-climate-thresholds-and-feedbacks---2-atlantic-meridional-overturning-circulation-amoc.pdf

策划制作

* C* l" b5 t: s2 U

原标题：《大海不是在变暖，而是在沸腾》

9 `7 I; T3 Q+ P6 v S7 K& T5 Q . @+ `& E* c9 h; M