發個燒“燒開”7億壺水！還有救嗎？_風聞

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。這片佔到地球表面積 71% 的區域，以它的浩瀚造就了生命的起源，並無私哺育着這些生命。

然而，在氣候變化的今天，海洋，這個吸收了 93% 以上地球系統能量收入的大載體，也開始“發燒”了。

NOAA首次公佈的GOES-18（地球靜止軌道運行環境衞星）的圖像。圖片來源：NOAA

早在 1965 年，人們就已經提出大氣温室氣體增加會引起海洋變暖。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，世界海洋從表面到 3000 米深度的熱含量（平均温度）廣泛增加。但全球海洋到底變暖了多少，一直是一個爭議不斷的問題。

01

給海洋“量體温”

怎麼這麼難？

大量的觀測數據證實，全球升温是不爭的事實，那為什麼海洋的增暖還會充滿爭議呢？究其原因，來自於過去海洋觀測數據質量和數量的不足。

為了知道歷史時期的氣候變化，科學家們可以從歷史文獻、化石、沉積物（如海洋、黃土、石筍等）、冰川、樹輪等找到歷史氣候變遷的痕跡。到了現代，衞星和全球密集的觀測站點又成為測量大氣温度的最佳武器之一。目前陸地上大約有 11000 個站點在進行大氣温度的觀測工作。但是面對廣袤無垠的大海，這些方法就顯得鞭長莫及了。

竺可楨先生根據歷史文獻重現的中國近五千年來温度曲線。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，不僅有寬度（3.6 億平方千米），還有深度（平均深度 3680 米，最深海溝達到海平面以下 10911 米）。不同地區的地表温度尚有區別，不同區域的海洋當然也有着自己的“脾氣”。

正是由於對海洋的探索是一個三維的過程，使得釐清海洋熱容量的變化變得尤為困難。即使在現在，人類對海洋的探索還只是九牛一毛。而目前人類對海洋温度的探索僅僅集中于海洋上層 2000 米的部分。

在 1970~2001 年間，海洋次表層最主要的温度觀測，是利用船隻沿航道扔下的一次性拋棄式測温儀（XBT）進行的，佔到總數據量的 41%。可受到當時技術的限制，它的結果存在系統性偏差。

要想知道海温的長期變化，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歷史 XBT 數據系統性偏差的工作。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，嘗試量化海洋温度的長期變化。但由於數據偏差訂正方法不同，往往會得到不一致的海洋增暖結論。

全球Argo浮標的分佈。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門委員會第五次評估報告中的海温估計誤差。

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 米儲存的熱量與 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 億億壺 1.5 升的水，約為 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，七個大洋 2022 年海温的記錄，都排進了歷史記錄的前十，其中有四個（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）甚至創下了歷史最熱紀錄。

相對於 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

多種生物將面臨危機

看上去，最害怕海洋變暖的會是海洋生物。2018 年的研究表明，海洋温度升高和層結加劇會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。

温度依賴性缺氧（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，科學家們的研究進一步表明，如果人類對温室氣體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“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富度下降得更多。

只有大規模扭轉温室氣體排放趨勢，才能減少 70% 以上的物種滅絕風險，保護過去 5000 萬年進化史中積累的海洋生物多樣性。

海洋生物豐富度的過去和未來。圖片來源：參考文獻[5]

除此之外，在陸地上經歷越來越頻繁的高温熱浪時，海洋熱浪（是指發生在海洋中的極端高温事件，被定義為海表温度至少連續 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。如果全球變暖控制在 1.5℃，預計海洋熱浪天數將增加 16 倍，然而，按照目前各個國家的自主貢獻目標（是每個國家對其如何減少温室氣體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 41 倍。

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

**如同面對高温熱浪一樣，**漁業，甚至人類社會經濟，在海洋熱浪面前都是高度脆弱的。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。

不僅是海洋生物，海洋熱浪還會通過大氣遙相關影響陸地的極端天氣，從而影響我們的生活。

加拿大西部海灘上，極端高温烤熟了水生有殼生物。圖片來源：CNN

在 2021 年，世界上近 60% 的海洋表面至少經歷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，世界上的每一個珊瑚礁都可能會出現白化現象。海洋增暖還會導致海洋生物的鋭減、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 億生活在低窪沿海地區的人，近 20 億生活在世界沿海大城市的人，以及近 6000 萬在漁業和水產養殖業工作的人。

珊瑚礁白化。圖片來源: Kelsey Roberts/USGS

04

不只是變暖

海洋危機 SOS！

海洋麪臨的危機當然不僅是“發燒”。隨着海洋變暖，温度的變化像多米羅骨牌一樣帶來了連鎖反應。

儲存在海洋中的熱量導致海水膨脹，可以在全球海平面上升中佔 33.3%~50%，這將使得沿海和低窪地區面臨着越來越嚴重的風險。

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

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

另外，由于海洋具有非常高的儲熱能力，是全球變暖的“緩衝器”，僅從 1800 年工業革命開始到 1994 年，全球海洋就吸收了 1180 億公噸碳。

但海洋無限制為減排“背鍋”的背後，也總有一個臨界值。

研究發現，雖然進入海洋的 CO2 正在增加，但與 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，或者隨着海洋變暖和海洋層結加劇，海洋碳吸收效率下降了，人為排放的 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

碳中和是否能為海洋危機

按下暫停鍵？

**在過去 80 年間，海洋每個十年都比前十年更暖。**研究表明，歷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。

那麼，如果實現碳中和目標，使碳排放與碳吸收平衡，温度不再上升，能使得海平面停止上升，甚至下降嗎？

CO2 在大氣中的壽命是由碳匯吸收 CO2 的速度決定的。雖然約一半的排放被相對較快地吸收，但我們在大氣中積累的部分 CO2 排放，仍將存在數萬年。而即使全球的温室氣體排放量處在一個穩定的狀態，在海水熱膨脹的作用下，海平面仍然會上升幾百年的時間。冰川和冰蓋的融化也會促使海平面進一步上升。

由於熱膨脹導致的全球海平面上升距平和海温距平（與平均值的差）。a，全球年平均海平面上升距平（相對於 1986~2005 年）；b，全球 300 米海温年均距平（相對於 1986~2005 年）。c，全球3000米海温年均距平（相對於 1986~2005 年）。圖片來源：參考文獻[10]

但即使處在一個零碳排放的世界，海平面在未來的幾百年裏依然會上升，至少 80 釐米的額外海平面上升是“肯定”的。

06

結語

今天是世界氣象日，我們講述海洋的故事，是為了警醒大家：温室氣體問題是我們生活、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面上升幅度，我們需要更加積極地減緩升温和準備適應措施。

無數的科學家展示了同一個我們可能面臨的未來：地球會更不適宜人類生存。我們最終需要的可能不僅是淨零排放，而是更嚴格的全球淨負排放，這樣才能阻止升温後人類無法承受的世界來到。

“天氣氣候水，代代向未來”。深夜，當我們閉上眼，也有超過 10000 個氣象站、7000 艘船、1000 個漂流浮標、數百個天氣雷達、約 30 顆氣象衞星和 200 顆研究衞星和其他設備在不停歇地觀測着陸地和海洋。當我們擁有了足夠的數據來武裝我們的知識，下一步，就該是切實的行動了。

參考文獻：

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出品：科普中國

作者：半懶不懶（中國科學院大氣物理研究所）

監製：中國科普博覽

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