全球海洋變暖研究獲進(jìn)展

[本刊訊]中國科學(xué)院大氣物理研究所成里京聯(lián)合美國圣-托馬斯大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校和美國大氣研究中心，共同研究海洋領(lǐng)域變暖的重要問題：海洋在過去60年加速變暖，旦變暖將在本世紀(jì)持續(xù)，若不積極應(yīng)對，未來人類和地球生態(tài)系統(tǒng)都將面臨嚴(yán)重的氣候風(fēng)險。相關(guān)成果于2019年1月11日發(fā)表于Science。

自從發(fā)現(xiàn)20世紀(jì)下半葉全球海洋次表層升溫的現(xiàn)象以來，全球海洋到底變暖了多少，一直是一個爭議不斷的問題。2013年發(fā)布的《國際政府間氣候變化專門委員會第五期評估報告》（IPCC-AR5）列出的5個海洋熱含量變化趨勢估算中，最小的估計竟只有最大的估計的一半。對海洋變暖速度估算的不確定性，一方面限制了人們對全球變暖的科學(xué)認(rèn)知，影響地球系統(tǒng)能量不平衡、氣候敏感性等關(guān)鍵氣候參數(shù)的估算;另一方面也阻礙了對氣候模型的評估：從能量變化的角度，氣候模型能否準(zhǔn)確反映出過去的氣候變化，進(jìn)而對未來做出合理預(yù)估呢？

海洋變暖多少的爭議來源于過去海洋觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)量的不足。自IPCC-AR5發(fā)布以來，研究人員發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的估算方法低估了過去幾十年海洋熱含量上升速率。雖然2005年之后，海洋科學(xué)家在海洋中布放了一些新的儀器Argo，得到了較好的全球海洋熱含量估計。但是科學(xué)家永遠(yuǎn)無法穿越到2005年之前，重新用高精度的儀器觀測過去的海洋狀況，因此海洋數(shù)據(jù)領(lǐng)域科研人員一直在持續(xù)不斷地改進(jìn)舊數(shù)據(jù)的質(zhì)量、發(fā)展新的技術(shù)以更準(zhǔn)確地重構(gòu)過去海洋的狀態(tài)。

最近一些估計一致性表明：熱含量研究領(lǐng)域能逐步解決已有問題，可以對全球海洋變暖做出更準(zhǔn)確的計算了。根據(jù)最新估算，1971—2010年間全球海洋上層2000米變暖速率為0.36?0.39瓦/米。新的估算顯示出比IPCC-AR5更強的海洋變暖速率：IPCC-AR5的同期估計僅為0.20?0.32瓦/米。海洋變暖在1990年代后顯著加速：1991年后海洋上2000米變暖速率為0.55?0.68瓦/米²。這直接反映了大氣中不斷積累的溫室氣體對海洋的影響。

氣候模型能否準(zhǔn)確模擬過去的海洋變化呢？團(tuán)隊研究成果表明，耦合模式比較計劃5（CMIP5）模型集合平均可以非常好地模擬歷史海洋變暖：1970—2010年間，CMIP5模擬的海洋上層2000米變暖速率為0.39瓦/米，與最新的觀測幾乎一致。模型對過去情況的優(yōu)秀的模擬效果極大提升了其對未來預(yù)估的可信程度。根據(jù)CMIP5模型預(yù)估，在rcp8.5情景下（假設(shè)未來不施行任何氣候政策），2081—2100年間，整個上層2000米海洋將平均變暖0.78℃（相對于1991—2005年的平均狀態(tài)），這是過去60年海洋變暖總量的6倍。在rcp2.6情景下（假設(shè)未來將接近或達(dá)到《巴黎協(xié)定》目標(biāo)），2081—2100年間海洋上層2000米將平均變暖0.4℃。