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《预测海洋对二氧化碳吸收的变化》

  • 来源专题：物理海洋学知识资源中心
  • 编译者： 张灿影
  • 发布时间：2019-04-28

  • 根据李红梅博士、Tatiana Ilyina博士、Wolfgang A.Müller博士和Peter Landschützer博士在《科学进展》（Science Advances）发表的新论文，海洋二氧化碳摄取量的预测可提前两年。

    正如基于观测的研究所揭示的那样，海洋碳汇在过去三十年中表现出强烈的变化，这可归因于气候的变化。李红梅博士说：“到目前为止，地球系统模型（ESMs）未能捕捉到这些强烈的变化。这引起了很大的关注，因为海洋碳汇与陆地碳汇的强度一起决定了人为排放在大气中所占的比例，从而调节了气候变化。”

    Wolfgang A.Müller博士分享了他对物理世界年代际预测的专业见解：“经过初始化的基于ESM预测已被证明在预测某些海洋变量（如海面温度或大西洋经向翻转环流）的变异性方面很有技巧。”这促使了对地球系统预测的扩展：这种年代际预测系统能否再现观测到的海洋碳汇变化并预测它们？如果是，是什么驱动了预测技能？

    海洋部的科学家通过使用基于马克斯普朗克研究所ESM的新年代际预测系统，即MPI-ESM来解决这些问题。他们将大气和海洋观测结果纳入MPI-ESM，重现了观测到的全球海洋碳汇变化。他们进一步发现，与基于数据的估算相比，全球海洋碳汇变化最多可提前两年预测，与数据同化相比，潜在的预测技能可达3年。他们第一次证明温度变化在很大程度上决定了短期（<3年）的可预测性，而海洋碳汇的非热驱动因素，即循环和生物学，是促成长期（> 3年）可预测性的原因，特别是在高纬度地区。

    Peter Landschützer博士说：“这项研究说明了我们如何将基于观测的估算与模型结合起来，以增强我们理解全球碳循环及其未来预测的一个典范。”Tatiana Ilyina博士补充说：“我们对海洋碳汇的预测显示，监测和预测人为二氧化碳近期变化的潜力巨大，并为联合国气候变化公约的全球盘点提供政策相关分析。”

    （侯颖琳 编译；於维樱 审校）

  • 原文来源：https://advances.sciencemag.org/content/5/4/eaav6471
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    • 编译者：yuwy
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    • 文章标题：Quantification of ocean heat uptake from changes in atmospheric O2 and CO2composition 文章作者：L. Resplandy, R. F. Keeling, Y. Eddebbar, M. K. Brooks, R. Wang, L. Bopp, M. C. Long, J. P. Dunne, W. Koeve & A. Oschlies DOI:https://doi.org/10.1038/s41586-018-0651-8 原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-018-0651-8 内容提要：海洋是气候系统中热惯性的主要来源。近几十年来，通过使用水文温度测量和Argo浮标计划的数据量化了海洋热量吸收量，该计划在2007年后扩大了覆盖范围。然而，这些估计都使用相同的不完美海洋数据集，且均具有因稀疏覆盖导致的额外不确定性，特别是在2007年之前。大气氧（O2）和二氧化碳（CO2）水平随着海洋变暖和释放气体而增加，本文通过使用这两种气体水平的测量值来提供独立估计，由此作为整个海洋的温度计。研究发现，1991至2016年间海洋每年的热量增加了 1.33 ± 0.20 × 1022焦耳，相当于每平方米地球表面0.83 ± 0.11瓦特的行星能量不平衡。我们还发现，导致氧气和二氧化碳排放的海洋变暖影响可以从人为排放和碳汇的直接影响中分离出来。该研究结果依赖于可追溯到1991年的高精度氧气测量，研究表明海洋变暖处于先前估计的高端，能够影响地球对气候变化的相关响应政策衡量，例如气候对温室气体和海平面上升的热成分敏感性。 论文摘要：The ocean is the main source of thermal inertia in the climate system1. During recent decades, ocean heat uptake has been quantified by using hydrographic temperature measurements and data from the Argo float program, which expanded its coverage after 20072,3. However, these estimates all use the same imperfect ocean dataset and share additional uncertainties resulting from sparse coverage, especially before 20074,5. Here we provide an independent estimate by using measurements of atmospheric oxygen (O2) and carbon dioxide (CO2)—levels of which increase as the ocean warms and releases gases—as a whole-ocean thermometer. We show that the ocean gained 1.33 ± 0.20 × 1022 joules of heat per year between 1991 and 2016, equivalent to a planetary energy imbalance of 0.83 ± 0.11 watts per square metre of Earth’s surface. We also find that the ocean-warming effect that led to the outgassing of O2 and CO2 can be isolated from the direct effects of anthropogenic emissions and CO2 sinks. Our result—which relies on high-precision O2 measurements dating back to 19916—suggests that ocean warming is at the high end of previous estimates, with implications for policy-relevant measurements of the Earth response to climate change, such as climate sensitivity to greenhouse gases7 and the thermal component of sea-level rise8. （文献信息中心 於维樱）
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  • 《南极半岛西部海洋二氧化碳吸收量大幅增加 》
    • 来源专题：物理海洋学知识资源中心
    • 编译者：张灿影
    • 发布时间：2019-09-23
    • 南极半岛西部正在经历地球上最迅速的气候变化，其特点是气温急剧上升，冰川覆盖面积减少，海冰融化。南大洋吸收了几乎一半的二氧化碳，二氧化碳是与气候变化有关的关键温室气体。了解气候变化如何影响南大洋吸收二氧化碳，特别是南极沿海地区（如西南极半岛），对于提高气候变化的预测至关重要。 利用25年的观察发现，南极半岛西部的地表水对二氧化碳的吸收与海洋上层的稳定性、藻类的数量和种类有关。稳定的上层海洋为藻类提供了理想的生长条件，在光合作用过程中，藻类将表层海洋中的二氧化碳去除，并吸收大气中的二氧化碳。 在1993~2017年，南极半岛西部海冰的变化稳定了上层海洋，导致藻类浓度增加，藻类的种类也发生变化。而这使得夏季二氧化碳吸收量也增加了近5倍的量值。研究还发现，二氧化碳的吸收趋势南北差异很大，半岛南部受气候变化影响较小，二氧化碳吸收量增长最为显著，显示出该地区气候变化的向极地发展。研究结果还显示了气候变化的反作用。科学家们假设，随着海冰的不断减少，南极半岛西部的上层海洋稳定性在未来几十年内可能会下降。一旦海冰的稳定性达到一个非常低的水平，就没有足够的海冰来阻止风驱动的上层海洋混合，或者提供足够稳定的融水。从长远来看，该过程也会导致南大洋二氧化碳吸收减少，海洋吸收二氧化碳的能力下降，可能会使更多的蓄热气体留在大气中，从而导致全球变暖。 （郭亚茹 编译，於维樱 审校）
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