2021年世界气象日的主题为“海洋,我们的气候和天气”。有关海洋温度上升的结论对于研究和观察世界气候的变化意义重大。同时,还有更多海洋温度变化的奥秘等着人们去解锁。
海洋存贮着巨大的能量
提到全球变暖,大多数人想到的是大气温度的变化,事实上,海洋也在变暖。
“海洋储存了全球变暖93.4%的热量。”成里京解释,由于其巨大的比热容,海洋承受着更大压力。
别小看这0.13℃。全球海洋升温0.13℃所蓄积的热量足够“骇人听闻”——这些热量相当于每秒引爆4颗原子弹,且持续引爆60年。这直观地说明了海洋变暖能量的大小。
成里京说,从过去的80年来看,每个10年都比上个10年更暖。最新数据表明,2020年海洋上层2000米比前一年多吸收的能量,足以同时烧开13亿个1.5升的热水壶。
从上千万数据中寻找海洋变暖的线索
这个结论是怎么得出的?首先是测量。
成里京给记者展示了测量海洋的“探海神器”——抛弃式测温仪(XBT)。他从半米长的黑色细长圆筒中,拿出一个形似鱼雷的探测器。XBT比看上去要重很多,它的重量集中在金属材质的头部,后部连接着数据传输线。
2017年,成里京随着意大利国家新技术中心进行了一次地中海海洋科考。在两天一夜的航程中,成里京所在团队每隔半小时或1小时就要向海中投放XBT,测量从海面到水下700米深的海水温度,每次测量持续1分钟—2分钟。
“XBT是上世纪使用最多的仪器,至今仍被广泛应用。但现在普遍使用的是一种名为Argo的水下机器人。”成里京介绍,Argo长约1.5米、重约45千克,Argo投到海里后,可下潜至2000米深的海洋,然后再慢慢上升,逐层收集温度、盐度等数据,等浮出水面就自动把相关数据发到卫星,再传输给世界各地的数据中心。
Argo可在浩瀚的海中工作4年至5年,直到电量耗尽,一般能采集100条—200条剖面数据。“剖面数据就是海洋中同一地点不同深度的相关数据。”成里京感慨,“即使科技如此先进,但是2000米以下的深海对人类来说依旧是一片神秘未知的领域。”
十几年的时间,成里京一直在上千万的海洋监测数据中寻找线索,提出了XBT系统性偏差的纠正方案,以及新的空间插值技术等技术手段,并据此重新估计了1960年以来海洋上层2000米温度的变化。
0.13℃的意义
作为地球“热量储存器”的海洋,其变暖对地球生态环境和人类的影响在很长一段时间内被低估。
但海洋升温呈现出的信息令人揪心:自1970年以来,几乎确定海洋上层2000米在持续增暖。
1993年—2017年间的增暖速率至少为1969年—1993年间的两倍,呈现出显著的增强趋势。
在20世纪90年代以后,2000米以下的深海也已观测到了变暖信号。
基于耦合气候模型预估,几乎可确定海洋将在21世纪持续增暖,2018年—2100年间海洋热含量上升幅度可能是1970年—2017年间的5倍—7倍或2倍—4倍。
“全球变暖增加的能量中,93.4%储存在了海洋中,其余的大约2%加热陆地,2%加热大气,最后的2%融化冰川、冰盖以及海冰。”成里京解释说,“如果我们把气候变化比喻成大象,海洋就是大象的身子,而地表温度的上升其实是大象的鼻子,比较灵活、变动也快,而‘底盘’其实在海洋。”
如今,海洋升温已是不争的事实,其危害也逐渐显现。
“如果仍不加限制,到2100年全球平均海平面将上升0.84米,到2300年全球平均海平面将上升3.5米,超过一层楼的高度。而海平面上升导致的极端事件,包括咸潮、风暴潮也将明显增多。”成里京说,“科学家的责任是指出采取或不采取相关手段可能发生的后果,为决策者提供科学依据。”
中国环境报