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想象一下，當你身處廣袤的宇宙，遙望地球，映入眼簾的，將是大片靜謐美好的蔚藍海洋。這片占到地球表麵積 71% 的區域，以它的浩瀚造就了生命的起源，並無私哺育著這些生命。

然而，在氣候變化的今天，海洋，這個(ge) 吸收了 93% 以上地球係統能量收入的大載體(ti) ，也開始“發燒”了。

NOAA首次公布的GOES-18（地球靜止軌道運行環境衛星）的圖像。圖片來源：NOAA

早在 1965 年，人們(men) 就已經提出大氣溫室氣體(ti) 增加會(hui) 引起海洋變暖。2000 年，來自美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）的研究員西德尼·萊維圖斯（Sydney Levitus）在《科學》撰文表明，1948~1998 年期間，世界海洋從(cong) 表麵到 3000 米深度的熱含量（平均溫度）廣泛增加。但全球海洋到底變暖了多少，一直是一個(ge) 爭(zheng) 議不斷的問題。

01

給海洋“量體(ti) 溫”

怎麽(me) 這麽(me) 難？

大量的觀測數據證實，全球升溫是不爭(zheng) 的事實，那為(wei) 什麽(me) 海洋的增暖還會(hui) 充滿爭(zheng) 議呢？究其原因，來自於(yu) 過去海洋觀測數據質量和數量的不足。

為(wei) 了知道曆史時期的氣候變化，科學家們(men) 可以從(cong) 曆史文獻、化石、沉積物（如海洋、黃土、石筍等）、冰川、樹輪等找到曆史氣候變遷的痕跡。到了現代，衛星和全球密集的觀測站點又成為(wei) 測量大氣溫度的最佳武器之一。目前陸地上大約有 11000 個(ge) 站點在進行大氣溫度的觀測工作。但是麵對廣袤無垠的大海，這些方法就顯得鞭長莫及了。

竺可楨先生根據曆史文獻重現的中國近五千年來溫度曲線。圖片來源：《中國近五千年來氣候變遷的初步研究》

海洋的複雜性在於(yu) ，不僅(jin) 有寬度（3.6 億(yi) 平方千米），還有深度（平均深度 3680 米，最深海溝達到海平麵以下 10911 米）。不同地區的地表溫度尚有區別，不同區域的海洋當然也有著自己的“脾氣”。

正是由於(yu) 對海洋的探索是一個(ge) 三維的過程，使得厘清海洋熱容量的變化變得尤為(wei) 困難。即使在現在，人類對海洋的探索還隻是九牛一毛。而目前人類對海洋溫度的探索僅(jin) 僅(jin) 集中於(yu) 海洋上層 2000 米的部分。

在 1970~2001 年間，海洋次表層最主要的溫度觀測，是利用船隻沿航道扔下的一次性拋棄式測溫儀(yi) （XBT）進行的，占到總數據量的 41%。可受到當時技術的限製，它的結果存在係統性偏差。

要想知道海溫的長期變化，就必須想方設法訂正這些數據。因此自 2008 年起，全球科學家開始了訂正曆史 XBT 數據係統性偏差的工作。同時通過結合 2000 年正式實施的 Argo 全球實時海洋觀測網數據，嚐試量化海洋溫度的長期變化。但由於(yu) 數據偏差訂正方法不同，往往會(hui) 得到不一致的海洋增暖結論。

全球Argo浮標的分布。圖片來源：https://argo.ucsd.edu/about/status/

02

再破紀錄！

海洋：我要“燃”起來了

2014 年，中國科學院大氣物理研究所（以下簡稱大氣所）研究團隊提出的海洋數據偏差訂正方案，一躍成為(wei) 目前國際上推薦的最佳訂正方案，有效減小了政府間氣候變化專(zhuan) 門委員會(hui) 第五次評估報告中的海溫估計誤差。

2023 年，大氣所牽頭的 2022 年全球海洋環境變化研究報告顯示，2022 年成為(wei) 有現代海洋觀測記錄以來海洋最暖的一年。

2022 年，全球海洋上層 2000 米儲(chu) 存的熱量與(yu) 2021 年相比，增加了 10.9±8.3 澤焦耳（1 澤焦耳=10 的 21 次方焦耳）。這些熱量可以同時燒開 7 億(yi) 壺 1.5 升的水，約為(wei) 2021 年中國全年發電總量的 325 倍、2021 年世界發電總量的 100 倍。在 20 世紀 90 年代以後，科學家在 2000 米以下的深海也已觀測到了變暖信號。

1958~2022 年全球海洋2000米以上熱含量異常。圖片來源：參考文獻[3]

在區域增暖中，七個(ge) 大洋 2022 年海溫的記錄，都排進了曆史記錄的前十，其中有四個(ge) （北大西洋，地中海，北太平洋(北緯 30°~62°)和南太平洋，以及南大洋）甚至創下了曆史最熱紀錄。

相對於(yu) 1981~2010 年基線，1958~2022 年區域觀測到的 2000 米上部熱含量變化。圖片來源：參考文獻[3]

03

海洋變暖

多種生物將麵臨(lin) 危機

看上去，最害怕海洋變暖的會(hui) 是海洋生物。2018 年的研究表明，海洋溫度升高和層結加劇會(hui) 導致海水中溶解的氧減少，這是造成大多數有記錄的海洋物種滅絕的原因。

溫度依賴性缺氧（二疊紀末海洋物種大滅絕的驅動因素）示意圖。圖片來源：參考文獻[4]

2022 年，科學家們(men) 的研究進一步表明，如果人類對溫室氣體(ti) 沒有采取行之有效的減排行動，將使地球在 2300 年走上二疊紀末期大規模海洋物種滅絕（這一事件被稱為(wei) “物種大滅絕”，導致 96% 的海洋物種和 70% 的陸地物種消失）的道路。這其中，極地物種滅絕的風險最高，但熱帶地區的生物豐(feng) 富度下降得更多。

隻有大規模扭轉溫室氣體(ti) 排放趨勢，才能減少 70% 以上的物種滅絕風險，保護過去 5000 萬(wan) 年進化史中積累的海洋生物多樣性。

海洋生物豐(feng) 富度的過去和未來。圖片來源：參考文獻[5]

除此之外，在陸地上經曆越來越頻繁的高溫熱浪時，海洋熱浪（是指發生在海洋中的極端高溫事件，被定義(yi) 為(wei) 海表溫度至少連續 5 天超出氣候平均態 90 百分位閾值）也正在成為(wei) 新常態。

海洋熱浪。圖片來源：NOAA

在 1982~2016 年期間，海洋熱浪天數增加了一倍。如果全球變暖控製在 1.5℃，預計海洋熱浪天數將增加 16 倍，然而，按照目前各個(ge) 國家的自主貢獻目標（是每個(ge) 國家對其如何減少溫室氣體(ti) 排放以及減排程度所做出的非約束性承諾）來計算，21 世紀末全球將變暖約 3.5℃，海洋熱浪天數增加可能為(wei) 41 倍。

全球變暖水平為(wei) 1°C (a)、2°C (b)和3.5°C (c)時，海洋熱浪天數超過工業(ye) 化前第99百分位的概率變化。圖片來源：參考文獻[6]

**如同麵對高溫熱浪一樣，**漁業(ye) ，甚至人類社會(hui) 經濟，在海洋熱浪麵前都是高度脆弱的。南海海洋熱浪事件導致了 2010 年以來，南海珊瑚礁白化現象不斷出現，我國沿海海域均出現嚴(yan) 重的珊瑚礁白化事件。2021 年的加拿大極端熱浪則直接把海灘上的貽貝和其他水生有殼生物烤熟。

不僅(jin) 是海洋生物，海洋熱浪還會(hui) 通過大氣遙相關(guan) 影響陸地的極端天氣，從(cong) 而影響我們(men) 的生活。

加拿大西部海灘上，極端高溫烤熟了水生有殼生物。圖片來源：CNN

在 2021 年，世界上近 60% 的海洋表麵至少經曆了一次海洋熱浪的襲擊（WMO）。

聯合國環境規劃署提出，如果海水繼續變暖，到本世紀末，世界上的每一個(ge) 珊瑚礁都可能會(hui) 出現白化現象。海洋增暖還會(hui) 導致海洋生物的銳減、有毒藻類的大量繁殖和海岸線水生物的死亡等等。這些變化最終將影響包括約 6.8 億(yi) 生活在低窪沿海地區的人，近 20 億(yi) 生活在世界沿海大城市的人，以及近 6000 萬(wan) 在漁業(ye) 和水產(chan) 養(yang) 殖業(ye) 工作的人。

珊瑚礁白化。圖片來源: Kelsey Roberts/USGS

04

不隻是變暖

海洋危機 SOS！

海洋麵臨(lin) 的危機當然不僅(jin) 是“發燒”。隨著海洋變暖，溫度的變化像多米羅骨牌一樣帶來了連鎖反應。

儲(chu) 存在海洋中的熱量導致海水膨脹，可以在全球海平麵上升中占 33.3%~50%，這將使得沿海和低窪地區麵臨(lin) 著越來越嚴(yan) 重的風險。

過去 10 年間，海平麵上升的高度（45.0 毫米）接近之前 20 年的總和（50.0 毫米）。圖片來源：WMO

海洋的變化還會(hui) 加劇像風暴潮、洪水這樣的極端氣象災害。研究表明，在溫和氣候變化情景下，西北太平洋低緯地區上層海洋的持續變暖，將使 2100 年平均台風強度進一步增加 14%。

另外，由於(yu) 海洋具有非常高的儲(chu) 熱能力，是全球變暖的“緩衝(chong) 器”，僅(jin) 從(cong) 1800 年工業(ye) 革命開始到 1994 年，全球海洋就吸收了 1180 億(yi) 公噸碳。

但海洋無限製為(wei) 減排“背鍋”的背後，也總有一個(ge) 臨(lin) 界值。

研究發現，雖然進入海洋的 CO2 正在增加，但與(yu) 2004 年第一次全球海洋碳調查相比，被海洋吸收的排放量（約 31%)）保持相對穩定。 如果海洋無法吸收持續增加的 CO2，或者隨著海洋變暖和海洋層結加劇，海洋碳吸收效率下降了，人為(wei) 排放的 CO2 不得不留在大氣中，這將進一步加劇全球變暖。

1800~1994年和1994~2007年的全球 CO2預算。圖片來源：參考文獻[8]

另外，海洋持續吸收 CO2 也使得海洋繼續酸化，這對於(yu) 貝類以及其他利用礦物碳酸鈣來形成外殼和外骨骼的海洋生物而言，無疑是滅頂之災。

05

碳中和是否能為(wei) 海洋危機

按下暫停鍵？

**在過去 80 年間，海洋每個(ge) 十年都比前十年更暖。**研究表明，曆史性的海洋變暖在本世紀是不可逆轉的。**到 2100 年，預計海洋上層 2000 米的變暖是迄今觀察到的變暖的 2~6 倍。**太平洋將成為(wei) 最大的熱庫，大西洋和南大洋的區域平均變暖依然是最強的。

那麽(me) ，如果實現碳中和目標，使碳排放與(yu) 碳吸收平衡，溫度不再上升，能使得海平麵停止上升，甚至下降嗎？

CO2 在大氣中的壽命是由碳匯吸收 CO2 的速度決(jue) 定的。雖然約一半的排放被相對較快地吸收，但我們(men) 在大氣中積累的部分 CO2 排放，仍將存在數萬(wan) 年。而即使全球的溫室氣體(ti) 排放量處在一個(ge) 穩定的狀態，在海水熱膨脹的作用下，海平麵仍然會(hui) 上升幾百年的時間。冰川和冰蓋的融化也會(hui) 促使海平麵進一步上升。

由於(yu) 熱膨脹導致的全球海平麵上升距平和海溫距平（與(yu) 平均值的差）。a，全球年平均海平麵上升距平（相對於(yu) 1986~2005 年）；b，全球 300 米海溫年均距平（相對於(yu) 1986~2005 年）。c，全球3000米海溫年均距平（相對於(yu) 1986~2005 年）。圖片來源：參考文獻[10]

但即使處在一個(ge) 零碳排放的世界，海平麵在未來的幾百年裏依然會(hui) 上升，至少 80 厘米的額外海平麵上升是“肯定”的。

06

結語

今天是世界氣象日，我們(men) 講述海洋的故事，是為(wei) 了警醒大家：溫室氣體(ti) 問題是我們(men) 生活、生存的根本性問題。海洋危機可能無法避免，但減排可以極大地遏止海平麵上升幅度，我們(men) 需要更加積極地減緩升溫和準備適應措施。

無數的科學家展示了同一個(ge) 我們(men) 可能麵臨(lin) 的未來：地球會(hui) 更不適宜人類生存。我們(men) 最終需要的可能不僅(jin) 是淨零排放，而是更嚴(yan) 格的全球淨負排放，這樣才能阻止升溫後人類無法承受的世界來到。

“天氣氣候水，代代向未來”。深夜，當我們(men) 閉上眼，也有超過 10000 個(ge) 氣象站、7000 艘船、1000 個(ge) 漂流浮標、數百個(ge) 天氣雷達、約 30 顆氣象衛星和 200 顆研究衛星和其他設備在不停歇地觀測著陸地和海洋。當我們(men) 擁有了足夠的數據來武裝我們(men) 的星空体育官网入口网站，下一步，就該是切實的行動了。

參考文獻：

[1] Revelle, R., W. Broecker, H. Craig, C. D. Keeling, and J. Smagorinsky (1965), Appendix Y4, in Restoring the Quality of Our Environment—Report of the Environmental Pollution Panel, pp. 112–133, Pres. Sci. Advis. Comm., Washington, D. C.

[2] Levitus, S., J. Antonov, T. P. Boyer, and C. Stephens (2000), Warming of the world ocean, Science, 287, 2225–2229.

[3] Cheng, L., Abraham, J., Trenberth, K.E. et al. Another Year of Record Heat for the Oceans. Adv. Atmos. Sci. (2023). https://doi.org/10.1007/s00376-023-2385-2

[4] Penn JL, Deutsch C, Payne JL, Sperling EA. Temperature-dependent hypoxia explains biogeography and severity of end-Permian marine mass extinction. Science. 2018 Dec 7;362(6419):eaat1327. doi: 10.1126/science.aat1327

[5] Penn JL, Deutsch C. Avoiding ocean mass extinction from climate warming. Science. 2022 Apr 29;376(6592):524-526. doi: 10.1126/science.abe9039

[6] Frölicher, T.L., Fischer, E.M. & Gruber, N. Marine heatwaves under global warming. Nature 560, 360–364 (2018). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0383-9

[7] Mei, W., Xie, S., Primeau, F.W., McWilliams, J.C., & Pasquero, C. (2015). Northwestern Pacific typhoon intensity controlled by changes in ocean temperatures. Science Advances, 1.

[8] Gruber N , Clement D , Carter B R , et al. The oceanic sink for anthropogenic CO 2 from 1994 to 2007[J]. Science, 2019, 363(6432):1193-1199.

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