在過去的50年中,海洋一直在超速駕駛以減緩全球變暖,吸收了我們40%的二氧化碳排放,結束多餘熱量的90%被困在大氣中。
但是我們的研究今天發表在自然通訊已經發現,一些海洋比其他海洋更努力。
我們使用計算全球海洋循環模型來準確檢查了過去50年來海洋變暖的表現。
我們發現南大洋已經佔據了全球熱吸收。
實際上,南部海洋的熱吸收幾乎佔地球的海洋變暖,從而控制了氣候變化。
這種南大洋變暖及其相關的影響實際上是不可逆轉的,因為它需要數千年的熱量被困在海洋深處的熱量才能釋放回大氣中。
這意味著幾代人現在將感覺到發生的變化 - 除非我們可以停止二氧化碳排放並獲得淨零,否則這些變化只會變得更糟。
重要但很難測量海洋供暖
海洋變暖緩沖氣候變化最嚴重的影響,但這並非沒有成本。海平面上升是因為熱量會導致水膨脹並融化冰。海洋生態系統正在經歷前所未有的熱應力,極端天氣事件的頻率和強度正在發生變化。
但是,我們仍然對確切的何時,何時和如何進行海洋變暖還不夠。這是由於三個因素。
首先,溫度在海面和大氣中的溫度變化,彼此緊密相互追踪。這使得很難確切知道多餘的熱量進入海洋的位置。
其次,我們沒有跟踪所有海洋溫度的測量值。特別是,在深海,南極洲周圍的偏遠地區和海冰下,我們的觀察很少。
最後,我們確實沒有及時回到很遠的時間。除了在特定的研究巡航軌道上進行觀察之外,在1990年代之前,幾乎不存在來自700米深度的可靠數據實際上是不存在的。
我們的建模方法
為了確定海洋變暖如何發揮的複雜性,我們首先在1960年代,在任何重大的人類引起的氣候變化之前,都經營著一種海洋模型。
然後,我們分別允許每個海洋盆地的時間前進並體驗氣候變化,而其他所有盆地都被阻止以體驗1960年代的氣候。
我們還將大氣變暖的影響與表面風向變化分開,以查看每個因素對觀察到的海洋變暖有多大的影響。
通過採用這種建模方法,我們可以分離出南大洋是這種熱量中最重要的吸收商,儘管僅覆蓋了總海洋表面積的15%。
實際上,僅南大洋幾乎可以造成全球海洋熱吸收,太平洋和大西洋盆地就會失去任何熱量進入大氣。
強烈的南方大洋變暖的一個重大生態影響是南極磷蝦。當海洋變暖超出溫度時,它們可以忍受,奎師爾的棲息地收縮,它們甚至向南移至較冷的水。
由於磷蝦是食物網的關鍵組成部分,因此這也將改變較大的捕食者的分佈和種群,例如商業上可行的牙齒和冰魚。它還將進一步增加今天已經受到威脅的企鵝和鯨魚的壓力。
那麼,為什麼南大洋吸收這麼多熱量?
這在很大程度上取決於該地區的地理設置,南極圍繞著強烈的西風在海洋上發揮了影響,而海洋不受土地群落的不間斷。
這意味著南部的大風在遠處吹來,不斷帶來大量冷水。
冷水向北推,很容易吸收大量熱量從溫暖的氣氛中,在45-55°S(塔斯馬尼亞州南部,新西蘭和南美南部地區的緯度帶)左右泵入海洋內部之前,在溫暖的氣氛中。
由於我們的溫室氣體排放引起的較溫暖的氣氛以及風驅動的循環,這對於將熱量進入海洋內部很重要。
當我們僅在南大洋上將變暖和風效應結合在一起時,其餘的海洋卻恢復到了1960年代的氣候時,我們幾乎可以解釋全球所有的全球海洋熱吸收。
但這並不是說其他海盆沒有變暖。他們是,只是他們從大氣中獲得的熱量無法解釋這種變暖。
取而代之的是,在過去半個世紀中,南大洋中大量的熱量吸收驅動了全球總海熱含量的變化。
我們有很多要學習的
儘管這一發現作為全球海洋變暖的主要驅動力揭示了南洋的新燈光,但我們仍然有很多東西要學習,尤其是關於在研究中突出的50年之外的海洋變暖。
所有未來的預測,包括最樂觀的場景,都可以預測將來的海洋更加溫暖。
而且,如果南大洋繼續佔絕大多數海洋熱吸收,直到2100年,我們可能會看到它熱含量增加多達七次比我們今天已經看到的更多。
這將在全球產生巨大的影響:包括對南方海洋食品網絡,,,,南極冰架的快速熔化,以及變化海洋傳送帶。
為了捕捉所有這些變化,我們將繼續並擴大在南大洋中進行的觀察結果至關重要。
最重要的新數據流之一將是新海洋漂浮可以測量更深的海洋溫度以及小的大象密封的溫度傳感器,這為我們提供了南極海冰下冬季海洋狀況的基本數據。
更重要的是認識到,我們發出的二氧化碳越少,我們將鎖定的海洋變化越少。這最終將限制居住在全球沿岸數十億人群的生計中斷。
莫里斯·雨格寧(Maurice Huguenin),博士候選人,聯合國悉尼;馬修·英格蘭,科學教授兼澳大利亞北極科學卓越中心(ACEAS)的副主任,聯合國悉尼, 和瑞安·福爾摩斯,研究人員,悉尼大學