海洋温度变化 -海洋温度变化与同纬度陆地相比

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2017年6月，我国华北地区遭遇暴雨或大暴雨，紧随其后，江南地区同样受暴雨困扰，且都有“持续时间长、暴雨范围广、局地极端性强”的特点。

极端天气频发的气候背景是全球变暖。回顾过往，无论是青藏高原上的冰川消融，南极北极的冰川减少，还是我们“冬天变暖，夏天高温增多”的切身感受，都共同指向一个事实——全球气候变暖。在科学界看来，结论也是如此，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）最新报告认为，全球气候变暖是不争的事实。

据IPCC第五次评估报告称，全球气候变暖对海洋产生了重大影响。同时，海洋会对气候变化带来更为复杂的深层影响。不过，人们关心的是，当变暖事实出现时，海洋出现了什么状况？温暖的海洋会不会使我们面临更暖的气候、更热的夏天、无雪的冬天？特别是中深层海洋温度增高给全球变暖的贡献到底有多大？海洋在调控全球气温中到底扮演着怎样的角色？对于这些问题，科学家也颇为关注。

海温对全球温度有着重要影响

海洋占地球表面的71%，其中84%的海洋水深超过2000米。而温室气体含量增加，使越来越多的热量进入地球系统，大约90%的热量进入并储存于海洋。由于海洋热含量远大于大气与陆地表面，即使海洋表层温度出现极其微弱的变化，都有可能通过大气环流影响使全球平均气温出现较大变化。

中美科学家联合发表研究成果显示，从上世纪90年代以来，全球主要大洋在加速吸收热量，显示出更快的变暖速度，700米以下的海洋表现出显著变暖。

“深海巨大的热容量和碳储存量是地球气候系统的调节器，对地球系统的生物地球化学循环和水循环有重要 的调控作用。”中国科学院院士吴立新表示，可以说，对气候系统中长期变化的预测能力与水平，在很大程度上取决于对深海大洋的巨大热容量及热输送能力变化的观测、机理认识以及预测能力。

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大量的科学研究表明，无论是季节、年际时间尺度，还是更长时间尺度，海温对全球温度都具有重要的影响。“同样，海洋长时期变暖或者变冷也会引起全球气候变暖或变冷。在年际尺度上，厄尔尼诺现象经常会引起全球气温升高，而拉尼娜现象会引起全球气温降低。”中国科学院大气物理研究所研究员黄刚称。

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普通公众对于海洋温度变化及其造成的影响也有着深切的“痛”——说起经典的厄尔尼诺，眼前容易浮现1998年大水泛滥的惨状；说起拉尼娜，令人刻骨铭心的2008年低温雨雪冰冻灾害，仿佛就在昨日。

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洋盆海温变化“净效应” 致全球变暖加速或减缓

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过去30年，科学界关于全球变暖的研究颇多，主要揭示了“人类工业排放导致温室气体增加，引起全球变暖” 这一现象。“然而，全球平均气温在上世纪初以来并不总是随着温室气体排放的增加而线性单调上升。”黄刚称，由于问题本身的复杂性，全球变暖速率在几十年时间尺度上变化的成因一直不太清楚。

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20世纪以来，尽管大气中温室气体的浓度一直在持续增加，全球平均近地表温度却呈现出明显的多年代际变化，类似一个“渐进上升的阶梯”，包括20世纪早期较弱的全球变暖、20世纪中期较强的全球冷却、20世纪后期的全球快速增温，以及21世纪早期的全球变暖“减缓”。

黄刚认为，20世纪全球平均近地表温度在多年代际时间尺度上的增暖-冷却-增暖现象的原因，至今还不是很清楚。此外，考虑到海洋对全球变暖的重要影响，不同洋盆海温的变化对全球变暖加速和减缓的贡献也亟待弄明白。

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6月12日，《自然气候变化》（《Nature climate change》）期刊在线发表的中国科学院大气物理研究所和澳大利亚气象局的合作研究成果称，在温室气体排放增加所造成的全球增暖 过程中，全球海洋同步增暖或各洋盆间海温异位相变化，决定了全球变暖速率在几十年时间尺度上的变化细节。在全球温度“渐进上升的阶梯”中，海洋发挥了协调器作用。

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在全球变暖加速期，不同洋盆海表温度一致地增暖，即同步变化；而在全球变暖减缓期，有些洋盆海表温度增暖，有些洋盆海表温度冷却，即异步变化。

参与此项研究的黄刚研究员认为，不同洋盆间海温同步增暖会造成全球变暖加速。而多洋盆降温或洋盆间海温异位相变化会造成全球降温或增暖减缓。各个洋盆海表温度变化的“净效应”，引起了20世纪以来全球变暖加速和减缓事件。

目前国际上的研究主要集中在单一洋盆温度变化的影响，如赤道中东太平洋的冷却部分抵消了温室气体的增暖效应，引起最近的全球变暖减缓现象，很少有研究定量评估不同洋盆 对20世纪以来两次全球变暖加速和两次减缓各自的贡献。

黄刚带领的研究团队和罗京佳高 级科学家的联合工作表明：包括热带太平洋的多个海区的海温联合变化，共同决定了全球变暖在几十年时间尺度上的速率。

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例如，20世纪早期全球变暖期和20世纪后期全球快速增暖期，各个洋盆产生的增暖效应共同导致了全球近地 表平均温度和全球陆地近地表平均气温的增暖。其中，热带太平洋海温引起的增暖贡献最大。21世纪早期，热带大西洋海温增暖的贡献居于第2位。热带印度洋海温的增暖在两个全球变暖加速期中贡献相对较小。20世纪中期全球变暖冷却期，热带太平洋的冷却引起了全球近地表平均温度的冷却，热带大西洋也贡献了一部分，而热带印度洋起到增暖效应，尽管只贡献了很小一部分。21 世纪早期全球变暖减缓期，热带太平洋产生的冷却效应抵消了其他洋盆产生的增暖效应，产生了很微弱的全球近地表平均温度增暖趋势，从而引起了全球变暖减缓。热带大西洋和热带印度洋起到增暖的效应，但热带印度洋 的贡献依然相对较小。

海洋温度复杂变化使气候预估更为复杂

2016年11月4日，《巴黎协定》正式生效。这是在气温升高创纪录之时，成员国达成的新的创纪录的全球协议。根据该协定，全球气温增幅在2100年将控制在比工业革命前高2℃以内并力争控制在1.5℃。

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未来，温室气体继续排放将导致气候系统所有组成部分发生变化。21世纪全球海洋将继续变暖。热量将从海表传向中深层海洋，并影响海洋环流的变化。

要实现《巴黎协定》提出的目标，从海洋上做文章颇为重要。

在黄刚等看来，弄清楚不同洋盆海温的变化对全球变暖加速和减缓的贡献有助于理解全球变暖加速和减缓发生的原因，从而更进一步弄清楚最近的全球变暖减缓现象是否已经停止，未来是否会发生全球变暖减缓现象。

科学界在此方面还有很长的路要走。百年尺度上全球变暖率是多年代际时间尺度上变暖率的一个平均值。弄清多年代际时间尺度上不同洋盆海表温度变化原因及其对全球变暖率的 影响，可以帮助提高百年尺度上全球变暖率的预估精度。

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更精确地预估百年尺度上的全球变暖率，需要精确的温室气体和气溶胶排放估计，需要高性能气候系统模式能精确模拟气候系统对外部辐射强迫的响应以及气候系统自然变率，还需要精确地预估各洋盆温度的变化及其对全球变暖率的影响……由此可见，精确预估百年 尺度上全球变暖率面临不少困境。

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以准确理解各个洋盆海表温度变化的原因为例，还需要弄清楚各个洋盆海温对温室气体和气溶胶排放的不同响应，气候系统的自然变化，以及不同洋盆之间的相互作用；同时，在此基础上，改进数值模式对各洋盆海温变化的模拟性能。

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“考虑到各个洋盆海温变化的复杂性，有可能与温室气体引起的增暖同步，也有可能与增暖异步，这使得对于未来的气候预估更为复杂。一旦两者增暖同步，引起的全球变暖速率必将超过目前，后果难以想象。”中国科学院大气物理研究所季风系统研究中心副研究员魏科认为。

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当然，针对海洋科学对气候预测影响这一重大科学问题，科学家呼吁加强海洋观测、变异机理以及预测的协同研究，从而使海洋状态、过程、变化更透明。

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文章来源：中国气象报社。

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