在气候系统里,海洋热含量常用于表征由全球总热量以及能量的变化。最近几十年,进入地球的太阳辐射增强造成了90%以上地球总热量的增加。辐射的增强主要来源于温室气体浓度(如二氧化碳)的增加。从海洋热含量的长期趋势中可以看出,这些进入地球系统的热量大部分被海洋所吸收。在2005—2015年期间,前人观察到2000米以上全球海洋热含量趋势在南北半球并不对称,北半球海洋热含量没有显著的趋势,而在南半球的海洋热含量则表现出显著的增加趋势,其热含量的增加占全球海洋净热增益的67%~98%。然而,当前对控制南北半球的热含量变化非对称性的机制并没有统一的结论,制约了人们对气候变化的进一步理解。
近期,一项发表于国际期刊《自然·通讯》(Nature Communication)的题为《Recent hemispheric asymmetry in global ocean warming induced by climate change and internal variability》(由气候变化和内部变率引起的全球海洋变暖的最新半球不对称性)的最新研究表明,南北半球增暖的非对称性是由地球内部自然因素变率导致的,而非人为因素的结果(Rathore等人,2020)。该成果的作者利用再分析、实测Argo浮标数据以及CMIP5数据,量化了南北半球2000米之上的热含量变化差异,并进一步分析CMIP5中前工业时期模拟输出的结果。结果表明,在前工业时期,海洋也出现了南北半球的非对称性增暖。由于前工业时期,并没有考虑人为因素的影响,所以南北半球的海洋非对称性增暖是与地球内部自然变率有关。同时,他们发现由实测数据得到2005—2015年期间南北半球的海洋的增暖与CMIP5中模式模拟的结果一致,所以他们得出地球内部自然变率是南北半球非对称增暖的主导因素,全球海洋热含量的变化是由地球内部自然变率与人为因素叠加的结果。
此外,该项研究还指出其他强迫机制(如大气中的气溶胶浓度)对于的南北半球变暖的非对称性贡献均是次要的。尽管之前的研究表明北半球高浓度的气溶胶促成了北半球海洋的冷却,但是该研究表明地球内部自然变率可能是2005—2015年期间南半球(北半球)海洋热含量异常升高(降低)的主因。这项研究还强调,当下气候系统误差很可能是由地球内部自然变率导致的。该研究结果有助于解决气候系统能量和海平面收支不平衡的问题,并为改进气候模型,更好地模拟气候变化提供依据。