海洋暫緩全球氣溫飆升（圖）

陳顯堯 發表於  昨天17:54

　　

　　中國海洋大學陳顯堯教授在《科學》雜誌上撰文指出，21世紀以來全球氣溫升高的步伐之所以有所停滯，是因為大量的熱量沉入了北大西洋和南大洋的深層水域。圖片來源：the-art-works.deviantart.com

　　在8月22日出版的《科學》（Science）雜誌上，中國海洋大學物理海洋教育部重點實驗室的陳顯堯教授，與美國西雅圖華盛頓大學應用數學系的董家傑教授（Ka-Kit Tung）合作，發表了一項最新的研究，指出21世紀以來全球氣溫升高的步伐之所以有所停滯，是因為許多熱量沉入了北大西洋和南大洋的深層水域。應果殼網之邀，陳顯堯教授親筆撰文介紹了他們的研究結果。

　　近十幾年來，雖然溫室氣體排放仍在加速上升，地球氣候系統仍在持續吸收熱量，但是全球表面溫度卻呈現出增暖減緩甚至停滯的趨勢。因此有人開始懷疑全球氣候變暖是否已經開始減緩，還有些人質疑溫室效應以及人類減少溫室氣體排放的必要性。

　　不過我們所作的研究表明，全球氣候變暖的步伐並沒有減緩或者停滯，只是熱量在氣候系統各個組成部分中的分配發生了變化。過去十幾年間，深層海洋吸收熱量減緩了全球表面溫度上升的速度。

　　觀測表明，過去十幾年間大氣層頂的凈熱輻射通量約為0.5Wm-2。儘管這個數值有很大的不確定性，但它的符號為正是比較肯定的——也就是說，全球氣候系統一直在吸收熱量。根據能量平衡原理，大氣層頂凈熱輻射通量應等於全球氣候系統熱含量的上升速度。由於大氣和冰凍圈熱含量較低，凈熱輻射強迫所導致的熱量有90%儲存在海洋，這與觀測到的全球海洋熱含量持續上升相一致。

　　

　　熱量向北大西洋深層的輸送很可能減緩了全球表面溫度的上升速度。圖中紅色表示海洋熱含量。圖片來源：Kintisch, E. (2014), Is Atlantic holding Earth's missing heat?, Science, 345, 860-861

　　但是，這些熱量儲存在哪個大洋？儲存在大洋的哪個深度？熱量與能量傳輸機制又是什麼？對於諸如此類的這些問題，目前科學界仍有較大爭議，而這些問題與預測全球表面溫度上升速度減緩將持續多久，以及未來氣候變暖趨勢密切相關。

　　截至目前，幾乎所有的研究都認為，大氣中得到的熱量主要儲存在太平洋深處，增強的太平洋信風和副熱帶環流將表面熱量輸送至太平洋深層（300米以深），從而減緩了海面溫度的上升速度。這意味著，過去十幾年間全球表面溫度上升速度減緩的現象，主要發生在厄爾尼諾－拉尼娜振蕩的時間尺度上，未來2－7年內發生的厄爾尼諾現象，就可能釋放儲存在太平洋的熱量，恢復全球表面溫度的上升速度。

　　而我們所作的最新研究結果顯示，太平洋上層海洋（0－1500米）的熱含量在過去15年間並沒有顯著增加，而向深層輸送熱量的過程主要發生在北大西洋和南大洋。

　　大洋熱鹽環流變異是熱量向深層輸送的主要機制。在大西洋表面，熱鹽環流把熱帶高溫高鹽水輸送到北大西洋北部，在這裡海水向大氣失熱，變得更重而沉入深海，並形成北大西洋深層水向南輸送。

　　我們通過分析觀測數據發現，上世紀90年代後期，北大西洋北部海水的溫度－鹽度持續上升，由此推測大洋熱鹽環流的下沉分支可能變強，從而向深層海洋輸送了大量的熱量而減緩表面溫度的上升。

　　儘管北大西洋北部海水溫度－鹽度上升的原因還不明確，但是可以肯定的是，類似的現象曾在上世紀50－70年代發生過，而且兩次事件中北大西洋0－1500米層海洋溫度和鹽度都具有非常顯著並同步的多年代際振蕩特徵。

　　

　　北大西洋海洋溫度－鹽度剖面變化與全球表面溫度（紅線）的多年代際振蕩一致，顯示出北大西洋經向翻轉環流向深層海洋輸送熱量的同時，減緩了表面溫度的上升速度。類似事件以30年左右為周期交替出現。按照已經過去大約１５年計算，地球表面變暖減緩的時間可能會再持續約１５年左右。圖片來源：washington.edu/ K. Tung / Univ. of Washington

　　我們的研究指出，在溫室氣體持續加速排放的背景下，海面吸收的熱量如何分配主要取決于海洋與氣候系統的內部動力學過程，而這種內部變化過程也將決定未來氣候變暖減緩可能持續的時間。

　　如果深層海洋通過全球熱鹽環流過程吸收大氣中的熱量，則意味著全球變暖減緩還將持續一段時間。這可能將為我們爭取一段時間，來解決溫室氣體排放與全球變暖的棘手問題。（編輯：Steed）

　　參考文獻

　　Chen, X. & Tung, K.-K. Science 345, 897–903 (2014).