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全球变暖有多快?——海洋告诉你答案
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2017-09-14 | 【 【关闭】

  自工业革命以来人类活动排放了大量二氧化碳等温室气体,造成了前所未有的全球变暖。地球系统的各个部分都监测到了全球变暖的信号:包括全球气温、海温、海平面上升、海洋酸化、珊瑚礁白化等等。对于决策者、科学家和公众来说,到底全球变暖了多少?用什么指标来衡量全球变暖?

  9月8日,美国地球物理学会会员通讯(Eos)以头条(feature)文章的形式发表了大气物理所成里京博士和朱江研究员牵头、联合美国国家大气研究中心(NCAR)、美国大气和海洋管理局(NOAA)、法国墨卡托海洋中心(Mercator Ocean)、美国圣托马斯大学(St. Thomas University)的观点(Opinion)文章。该文章指出,相对于广泛使用的地表平均温度,海洋热含量和海平面变化是更好的度量全球变暖的指标。

  全球变暖是由地球系统能量不平衡驱动的:由于大气温室气体增加,进入地球系统的能量大于逃逸出地球系统的能量,造成了地球系统能量增加。由于海洋巨大的热容量,其是全球变暖最主要的能量存储器。

  同时,海洋具有强大的热惯性,表现在海洋变暖的信号相对于海洋自身的自然震荡(噪声)具有极高的信噪比:这使得我们仅仅需要约4年的数据就能从自然噪声中检测到海洋变暖的信号(图1)。目前全球海洋广泛布放的Argo浮标使得准确监测海洋变化成为了可能。对海平面变化,也仅仅需要4.6年的数据即可。然而,对于目前常用的地表平均温度来说,由于其剧烈的年际和年代际尺度自然震荡,需要大约27年的数据才能检测到显著的变暖信号(图1)。因此,从信噪比的角度,海洋热含量和海平面变化是气候变化更准确的指针。近些年发生的“全球变暖停滞”争论就是一个例子:由于地表温度的剧烈短期震荡,“掩盖”了部分全球变暖在地表的信号。

 

  

  图1. 2002-2016全球平均海平面(上)、海洋热含量(中)、地表温度(下)时间序列。

  过去几十年海洋热含量和大气中的二氧化碳浓度均不断攀升!据中科院大气所数据估计,自1940年以来,全球海洋最暖的十年均发生在2004年之后,而过去两年(2015-2016)是海洋最热的两年(图2)。与此同时,据夏威夷Mauna Loa观测站数据,全球大气中二氧化碳的浓度也达到了百年内的最高水平,突破了400ppm。

  图2. 自1955年以来全球海洋热含量(黑色)和二氧化碳浓度(青色)变化。粉色阴影为热含量估计的95%置信区间。

  参考文献:

    Cheng, L., K. E. Trenberth, J. Fasullo, J. Abraham, T. P. Boyer, K. von Schuckmann, and J. Zhu (2017), Taking the pulse of the planet, Eos, 98, https://doi.org/10.1029/2017EO081839. Published on 13 September 2017

 
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