《研究显示气候变化加速海洋环流》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2022-04-29
  • 美国加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所研究人员领导的国际团队利用计算机模型模拟发现,气候变化正在改变表层海洋环流的机制,使其变得更快、更薄。
    这些变化会在海洋中产生连锁反应,影响生物体所需营养物质的运输以及微生物自身的运输。更快的洋流也可能影响海洋从大气中去除碳和热量的过程,并保护地球免受过度的大气变暖的影响。
    研究人员指出,海洋表面升温时,世界上四分之三以上的海洋表面洋流加速,相关研究成果发表在《科学•进展》(Science Advances)期刊上。这项研究揭示了全球洋流速度背后一种未被充分认识的力量,有助于解决关于洋流是否因全球变暖而加速的争议。
    风一直是科学家们用来描述和预测海流速度的主要因素,但研究团队使用全球海洋模型来模拟海面温度升高时的情况时,他们发现,变暖使最上层的水变轻。这些温暖表层与下面冷水的密度差增加,将快速的洋流限制在较薄的一层,导致世界上四分之三以上的海洋表层洋流加速。旋转洋流速度的增加与深海环流的减缓有关。研究人员将这一趋势与大气中温室气体含量的不断增加直接关联起来。
    这项研究为调查海洋环流的变化和评估不确定性提供了线索,在大多数以大陆为界的海洋中,洋流形成了旋转洋流,环绕南极洲的南大洋是个例外。在那里,呼啸的西风使南极环极地洋流成为世界上输送量最大的洋流。去年,斯克里普斯的科学家从海洋和太空观测中发现,南极绕极流正在加速。随着气候变暖,加速的南极绕极流与该研究中的模型所预测的情况一致。(王琳  编译)

  • 原文来源:https://scripps.ucsd.edu/news/scripps-oceanography-led-study-predicts-climate-change-accelerates-ocean-currents
相关报告
  • 《Science子刊刊发海洋试点国家实验室海洋环流与气候变化最新研究成果》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2020-02-14
    • 2月5日,国际顶级学术期刊Science(《科学》)子刊Science Advances(《科学进展》)在线发表了题为“Deep-reaching acceleration of global mean ocean circulation over the past two decades”(过去二十多年延及深海的全球平均海洋环流加速)的最新研究成果。该项成果由海洋试点国家实验室海洋动力过程与气候功能实验室(以下简称海气功能实验室)胡石建研究员为第一作者兼通讯作者,海气功能实验室王凡研究员为联合通讯作者,海气功能实验室官聪博士、海洋试点国家实验室学术委员会副主任胡敦欣院士和海洋试点国家实验室-澳大利亚联邦科工组织南半球海洋研究中心主任蔡文炬教授等为合著者的科研团队共同完成。该成果首次揭示了全球平均海洋环流在过去20多年以来的加速现象,阐明了海洋环流加速的能量来源、物理机制以及人类温室气体排放在其中的重要作用。 大尺度海洋环流是地球物质和能量再分配的主要动力过程,对海洋环境和气候系统具有非常重要的作用。在全球气候变暖背景下,大尺度海洋环流如何变化是一个重要的科学问题。由于内部动力过程和自然振荡的调节,海洋环流变化具有极强的区域性和显著的复杂性,不同区域的海洋环流对气候变暖的响应非常不同。同时,由于人类仍然缺乏对海洋环流的系统性连续直接观测,数据匮乏,导致学界一直未能解析气候变暖下海洋环流变化的趋势背景。 针对上述问题,研究团队集成多种全球海洋环流和海表面风速的数据资料,包括多源观测资料、再分析资料、同化资料和模式资料,发现自1990年代早期以来的近20年,全球积分的大尺度海洋动能存在显著增长趋势,这表明全球平均海洋环流存在显著的加速趋势。数据显示,这种大尺度海洋动能的增加主要集中在全球热带海域,并且延伸至数千米的深海。这种全球平均海洋环流加速主要是由行星尺度的海表面风加速引起的。 进一步分析表明,全球平均海洋环流的加速呈现出一种长期趋势,而温室气体持续排放在其中扮演了非常重要的角色。尽管太平洋年代际振荡(PDO)对全球积分的大尺度海洋动能具有重要影响且自上世纪90年代以来PDO发生了明显的位相转变,但PDO的位相转变在全球平均海洋环流加速过程中仅作出了较小的贡献。温室气体排放相关的外强迫是近20多年以来全球平均海洋环流加速的主要原因。文章指出,在温室气体排放持续增加的背景下,海洋和地球气候系统未来如何做出响应无疑是非常重要的问题,这对理解过去和预测未来海洋和地球气候系统的长期变化具有重要意义。 该成果是海洋试点国家实验室在全球海洋环流与气候变化研究领域取得的重要突破进展,进一步彰显了海洋试点国家实验室在全球海洋与气候变化领域的创新引领实力。成果在线发表当日即获得国际科学界的广泛关注。Science期刊新闻栏目连续发表两篇新闻对该项研究进行了报道,美国《科学家》杂志、《华盛顿邮报》等多家国际媒体报道了该研究成果及其重要意义,多位国际著名学者对该成果进行了点评。美国亚利桑那大学Joellen Russell教授评论道:“这是一篇十分令人兴奋的论文,我认为结果是强有力的,它们很重要、令人震惊”(This is quite an exciting paper. I think the results are robust, I think they’re important, and I think they are a little shocking)。美国伍兹霍尔海洋研究所Susan Wijffels研究员指出:“这项工作将激发很多后续工作” (It’s going to stimulate a lot of other work)。
  • 《研究:过去150年海洋吸收了气候变化90%的能量》

    • 来源专题:物理海洋学知识资源中心
    • 编译者:yuwy
    • 发布时间:2019-02-12
    • 据英国《卫报》1月7日报道,一项最新研究表明,在过去150年间,海洋吸收了气候变化90%的能量,全球变暖给海洋带来的热量相当于每秒一颗原子弹的爆炸。 研究分析显示,人类温室气体排放所捕获的热量有90%以上被海洋吸收,大部分的热量储存在海洋深处,只有少数的热量被空气、陆地和冰盖吸收。向海洋中注入的大量能量推动海平面上升,使飓风和台风变得更加猛烈。 这项新研究对海洋吸收的总热量的估算可以延伸追溯至1871年。科学家们表示,了解过去海洋热量的变化对于预测未来气候变化的影响至关重要。 《卫报》的一项计算发现,这150年期间的平均升温相当于每秒爆炸1.5颗广岛原子弹。但随着碳排放的增加,升温速度也在加快,现在相当于每秒3到6颗原子弹。“我尽量不做这种计算,只是因为我觉得这太过令人担忧,”领导这项新研究的牛津大学教授洛尔 赞纳(Laure Zanna)说。“我们通常会将全球变暖与人类使用能源的情况进行对比,以降低它的可怕程度。但很明显,我们正在向气候系统中投入大量过剩的能源,其中很多最终进入海洋。这一过程是毫无疑问的。”报道说,在过去的150年里,海洋吸收的总热量大约是全球人口每年能源消耗的1000倍。 这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上,并将1871年以来海洋表面温度的测量数据与海洋环流的计算机模型结合起来。同为牛津大学教授、也是该研究小组成员的萨马尔 卡蒂瓦拉(Samar Khatiwala)教授表示:“我们的方法类似于用不同颜色的染料‘绘制’海洋表面的不同部分,并监测它们如何随着时间的推移扩散到海洋内部。如果我们知道1871年北大西洋的海面温度异常,我们就能算出2018年印度洋深处的温度变暖有多大程度上是由此导致的。” 海平面上升一直是气候变化最危险的长期影响之一,威胁着沿海城市的数十亿居民,估计未来海平面上升的幅度对防御工作至关重要。海平面上升的部分原因是格陵兰岛和其他地方陆地上的冰融化,但另一个主要因素是随着气候变暖,水的物理膨胀。然而,由于洋流将热量输送到世界各地,海洋并不是均匀变暖的。重建过去150年海洋吸收的热量模型很重要,因为它为计算提供了基准。例如,在大西洋,研究小组发现,自1971年以来,低纬度和中纬度地区气温上升的成因一半在于洋流将热量输送到该地区。 这项新研究将帮助研究人员更好地预测未来不同地区的海平面上升。研究人员表示:“未来向海洋运输热量的变化可能会加剧地区海平面上升和沿海洪灾的风险。了解海洋的热量变化和环流在气候变暖模式形成中的作用,仍然是预测全球和地区气候变化和海平面上升的关键。”