海洋不断升温热能如何释放?
海洋,占据了地球表面71%的面积,储存着97%的水资源。海洋变暖是全球变暖一个核心和最基本的指标。
1月10日,中国科学院大气物理研究所(IAP)海洋学副研究员成里京联合美国圣—托马斯大学JAbraham、加州大学伯克利分校ZHausfather和美国大气研究中心KTrenberth在《科学》上撰写有关海洋变暖的论文。论文中指出,继2017年、2018年海洋创纪录变暖之后,2019年再次成为有记录以来海洋温度最高的一年。
研究人员发现,1987—2019年,海洋变暖速度是1955—1986年变暖速度的4.5倍。海洋的升温不仅仅发生在表层海面,也发生在深海。深海的变暖及其相关的海洋环流变化将不可避免重塑未来全球气候。
海洋的总质量达到1.4×10^18吨,而大气总质量为5×10^15吨,仅为海洋总质量的0.36%左右,且海水比热容远大于大气与陆地表面,因此,海洋的热储存能力更强,是全球变化的主要调节器。
“海洋变暖客观上减缓了人类所经历的全球变暖,如果没有海洋变暖,地表变暖幅度要大的多。海洋是全球气候的‘稳定器’。”成里京打个比方作为解释,“人类打开了一个地球大小的电热器,不断加热地球系统,海洋就是一个蓄热池,储存了绝大部分的热量(90%以上),这样才使得人和其余生物生活的大气不至于太热。”
不过,当量变积累到一定程度时,必然引起质变。以2018年为例,当年全球上层2000米海洋热含量比2017年高出0.91×10^22焦耳。这相当于广岛原子弹爆炸释放出能量的1亿倍,也就是1亿颗原子弹的能量。
那么,这些能量如何释放呢?研究团队指出,气候变化的能量主要体现在大气、陆地和海水增暖,所以不太容易被察觉,其热能本身也不会对地球造成直接的毁灭性破坏。然而,这几部分能量是可以互相转化的。更热的大气和海洋,会导致台风等极端天气发生的频率更多,强度更大。
更容易察觉的现象是,人类活动已经深刻的改变了海洋环境,海洋增温已经造成了海平面上升、溶解氧下降、极端事件加剧、珊瑚白化等后果。然而,由于海洋对温室气体响应的“滞后效应”,海洋正在加速变暖,更强的海洋增暖将发生在本世纪。即使接近或者达到《巴黎协定》目标,海洋升温及其带来的影响也将持续。若不积极应对,未来人类和地球生态系统都将面临严重的气候风险。
成里京说,由于海洋变暖和酸化,以大堡礁为代表的海洋珊瑚礁系统经历了连续几年大规模白化事件。如果全球变暖持续,本世纪末99%以上的珊瑚礁系统将白化消亡。而珊瑚礁是25%的海洋生物赖以生存的环境,是海洋中的“热带雨林”。
此外,海洋变暖膨胀也是海平面上升的一个主要原因,膨胀效应贡献了上世纪90年代以来海平面上升的40%左右。