一项新的分析使用了15年的自主水下测量和最新全球气候模型的模拟,完善了我们对未来海洋变暖和海平面上升的估计。

了解本世纪海平面可能上升多少对我们理解未来气候变化至关重要,但之前的估计产生了广泛的不确定性。在我们的研究中,今天发表在《自然与气候变化》上 ,借助全球一系列自主水下采样浮标收集的15年测量数据,我们对我们的海洋将变暖多少及其对海平面上升的贡献提供了更好的估计。

我们的分析表明,如果温室气体排放量不大幅减少,到本世纪末,海洋上部2000米的温度可能会升高11-15倍,是2005-19年期间观察到的变暖量。水在变暖时会膨胀,所以这种变暖会导致海平面上升17-26厘米。这大约是预计总上升的三分之一,还有深海变暖、冰川和极地冰盖融化的贡献。

海洋变暖是我们燃烧化石燃料导致大气中温室气体浓度升高的直接后果。这就导致了来自太阳的能量与辐射到太空的能量之间的不平衡。关于90% 在过去50年里,气候系统中多余的热能中有一半储存在海洋中,只有大约1%储存在变暖的大气中。

海洋变暖直接通过热膨胀,间接通过冰架融化,导致海平面上升。海洋变暖还影响海洋生态系统,例如通过珊瑚漂白,并在热带气旋形成等天气事件中发挥作用。

对海洋温度的系统观测始于19世纪,但直到20世纪下半叶,才进行了足够多的观测,以便在全球范围内始终如一地测量海洋热含量。

自20世纪70年代以来,这些观察表明海洋热含量的增加 但是,这些测量具有很大的不确定性,因为观测相对稀少,尤其是在南半球和700米以下的深度。

为了改善这种情况阿尔戈项目 已经部署了一组自动分析浮标来收集来自世界各地的数据。自本世纪初以来,他们测量了海洋上部2000米的温度,并通过卫星将数据发送到世界各地的分析中心。

这些数据具有统一的高质量,覆盖了绝大多数公海。因此,我们能够更好地估算世界海洋中积累的热量。

绿色和蓝色世界地图上的黑点显示了3864个浮点数的分布。
Argo漂浮物的全球分布。阿尔戈项目

全球海洋热含量在这一时期有增无减全球地表变暖暂时放缓 在本世纪初。这是因为海洋变暖比地表变暖受每年自然气候波动的影响小。

当前观测,未来变暖

为了估计未来的海洋变暖,我们需要以Argo观测为基础,然后使用气候模型将其预测到未来。但要做到这一点,我们需要知道哪些模型与Argo数据提供的新的、更精确的海洋热量直接测量结果最接近。

这个最新气候模型 上个月,政府间气候变化专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change)在其里程碑式的报告中使用了Argo,所有这些都显示了在可用的Argo观测期间海洋变暖的情况,他们预测,尽管存在广泛的不确定性,但变暖将在未来继续。

红色和黑色线,灰色线显示2005年至2019年全球海洋热含量附近的观测平均值、多模式平均值和单个模式的增加。
来自最新气候模型模拟和Argo观测的海洋变暖程度。

通过将2005-19年的Argo温度数据与该时期模型生成的模拟结果进行比较,我们使用了一种称为紧急约束 “根据我们知道已经发生的海洋变暖信息,减少未来模型预测的不确定性。然后,这些受限的预测提供了一个到本世纪末海洋将积累多少热能的改进估计。

到2081年至2100年,在全球温室气体排放继续保持目前高水平的情况下,我们发现海洋上部2000米的温度可能会升高11-15倍于2005年至2019年期间观察到的变暖量。这相当于海洋热膨胀导致海平面上升17-26厘米。

气候模型还可以根据一系列不同的未来温室气体排放量进行预测。强有力的减排,与将地表全球变暖控制在工业化前温度的2℃以内相一致,将使海洋上部2000米的预计变暖减少约一半——也就是说,是2005-19年海洋变暖的五到九倍。

这相当于由于热膨胀导致海平面上升8-14厘米。当然,减少排放,以达到更雄心勃勃的巴黎1.5℃地表变暖目标,将进一步减少这些影响。

与海平面有关的其他因素

除了我们的研究调查的流入上层海洋的热量外,还有其他几个因素也会推动海平面上升。此外,2000米以下的深海也在变暖,目前的观测系统仍对其采样不足,以及冰川和极地冰盖融化的影响。

这表明,即使采取强有力的政策行动减少温室气体排放,海洋仍将继续变暖,海平面将继续上升在地表变暖稳定之后 ,但速度大大降低,使其更容易适应剩余的变化。早一点而不是晚一点减少温室气体排放将更有效地减缓海洋变暖和海平面上升。

我们改进后的投影是建立在一个海洋观测网络的基础上的,这个网络比以往任何可用的网络都要广泛和可靠得多。将海洋观测系统持续到未来,并将其扩展到深海和当前Argo计划未涵盖的区域,将使我们能够在未来做出更可靠的气候预测。

吕克伟 ,海洋与气候博士后研究员,CSIRO ;约翰·丘奇 ,气候变化研究中心讲座教授,新南威尔士州 张学斌 ,首席研究科学家,CSIRO

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1评论

  1. 感谢那些致力于让我们对未来有更清晰认识的研究人员和教授们。你们都做了很棒的工作

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