海洋可以继续吸收地球过多的热量多长时间?

飙升的温室气体排放没有导致空气温度更快升高的主要原因是,海洋吸收了大部分热量。但是新的证据表明,海洋的缓冲能力可能正在减弱。

几十年来,地球的海洋吸收了超过十分之一大气中的多余热量被温室气体排放捕获。通过在其深处存放额外的能量,海洋使地球无法感受到人类碳过度放纵的全部影响。

但是,随着这些气体在空中的产生,能量超负荷正在波浪下方上升。最近的一系列研究发现,海洋的供暖速度比科学家以前想象的要快,更深。而且有新的迹象表明,海洋可能开始释放一些压抑的热能,这可能会导致未来几年的全球温度升高。

海热图
该地图显示了全球海洋热含量的趋势,从表面深到2,000米。自然气候变化

海洋一直以周围的速度加热0.5至1瓦过去十年的每平方米能量积聚超过2 x 1023焦耳的能量 - 相当于1990年以来每秒爆炸的大约五枚广岛炸弹。深海,这起着越来越大的吸收和存储作用。

这是地球表面温度在过去十几年中的预期升高的主要原因,鉴于同一时期的大型温室气升高,这是一个大约十几年的升高。国家大气研究中心。有人称之为“休假”的现象已挑战科学家解释其原因。但是新的研究表明,所谓的中断背后的力量是自然而暂时的海洋过程,可能已经改变了路线。

海热积聚相当于自1990年以来每秒爆炸的五枚广岛炸弹。

例如,太平洋贸易风已经异常强在过去的二十年中,由于20到30年的周期称为次要太平洋振荡,泵送大​​气热量进入西太平洋。风是由周期的当前负面或凉爽的相位供电的。但是科学家们说,当周期最终回到其积极的温暖阶段时,历史表明可能会在十年内发生这种情况时,风将降低,抽水会放松,埋入的热量会恢复到大气中。

澳大利亚悉尼新南威尔士大学的海洋科学教授马修·英格兰(Matthew England)说:“这可能已经开始发生。”没有风的冷却作用,大气温度可能会像1980年代和1990年代一样升高,这是最后一次振荡是积极的。在下一个积极阶段,他说:“变暖很可能会尽快甚至更快,因为这些温室气体现在更加升高。”

科学家还了解到,海洋的热量比他们意识到的要多。这意味着整个气候比今天显而易见。

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的Scripps海洋学研究所的海洋学教授Dean Roemmich说:“如果您想衡量地球的能量不平衡,海洋温度几乎为您提供了整个故事。”

在世界海洋的前700米(.43英里)中,长期的热量增长可能是低估了一半根据劳伦斯·利弗莫尔国家实验室研究科学家保罗·杜拉克(Paul Durack)的说法。由于历史上对大部分海洋的稀疏观测,较早的测量值降低了热量的积聚。对于南半球来说,这些数字尤其低,该半球含有大约60%的地球海洋,但采样较差 - 直到Argo,2005年全球部署了大约3500个浮动传感器的阵列。

在全球范围内,上海的热量可能比以前报道的高24%至58%。

Durack及其同事的最新分析发现,从1970年到2004年,南半球的700米海洋上升的高度从48%到166%的热量比早期观察结果估计。在全球范围内,他们的发现表明,上海比以前报道的高24%至58%。

杜拉克说:“我们很可能缺少一部分热量。”他说,他的研究和其他最近的研究表明:“我们可能需要回去重新计算地球的气候敏感性估计。”

Roemmich及其同事发现,多余的能量也正在深入海洋和更远的南部,分析了ARGO数据,将热量降低到2,000米(1.24英里)。该网络提供了对更深海洋的首次全面测量。大多数先前的读数停在700米处。研究人员发现三分之二至98%在2006年至2013年之间的大量海热增加发生在赤道以南,巨型吉尔斯(Giant Gyres)将其撤下。一半的收益从500到2,000米深。

罗米奇估计,在500至2000米的深度时,海洋每年都会变暖.002摄氏度,在前500米处,它们每年都在0.005度。虽然这似乎不是温度的大量升高,但在这个巨大的系统的深度乘以占地70%的深度时,它的热量量达到了惊人的热量。

海面的温度升高较大,比整个海洋的加热速度更快。这前75米自1971年以来,每年平均每年的C温度为0.01摄氏度。尽管如此,他们还是表明海洋的某些区域正在加热特别快,例如北冰洋- 今年有记录的冬季冰年最低 - 并且随着融化冰盖暴露了新的黑暗表面,它正在吸收更多的太阳能。在过去的二十年中,某些部分的夏季海面温度升高了1度左右,几乎是全球平均水平的五倍。印度洋,北大西洋和南极洲周围的水域的部分地区以几乎相同的速度变暖。

现在,在海洋中储存的热量更多意味着不可避免地会回到大气中。

现在,在海洋中储存的热量更多意味着不可避免地会回到大气中。

英格兰说:“几次厄尔尼诺事件将解决问题。”这种周期性太平洋热带条件的温水和平静的风是“将地下热量回到地面的主要​​方式”。气象学家说温和厄尔尼诺今年的状况正在进行中。

当然,海洋不会在巨大的涌入中排出所有这些过量的热量 - 海水的热容量很大,一部分将被锁定为千年。但是,其中一些储备能量会排出海面的空气,大气将加热。考虑到海洋热负荷的巨大性,即使是微小的变化也会产生很大的影响。

“But the other thing I want to point out,” England added, “is that greenhouse gases in the atmosphere are at such high concentrations compared to what they were 100 years ago that you don’t need to bring heat back up from the ocean to the surface to get future warming — you just need to slow down the heat uptake by the ocean, and greenhouse gases will do the rest.”

最近的天气趋势表明,在热带太平洋中的地下热埋葬和垂直传热到海洋深度的吸收机制可能已经下降。

“所以这就是为什么2014年现在是记录在案最温暖的一年,”特伦伯斯说。“换句话说,热量不再深入海洋。风模式发生了变化,太平洋的表面变暖了。这有后果。”

主要后果之一是更高的海平面。热膨胀 - 随着加热水的膨胀 - 占海洋上升的很大一部分,因此,温暖的海洋对于已经受到威胁的岛屿和海岸来说意味着更糟糕的消息。

对海洋循环模式和天气的影响很复杂,很难从自然变化中弄清,需要长期观察。但是,越来越多的证据指出了各种可能的影响。其中:通过降低驱动中纬度循环的温度差异,迅速变暖的北极水可能会恶化欧洲和北美的夏季热浪。最近的一系列异常强烈的旋风可能与热带太平洋的变化有关。

对于海洋生物,海洋暖气已经带来了多种加剧危险。

至于海洋生物,海洋供暖已经出现了多种加剧危险。温暖的水减少氧气和其他气体。最重要的是,变暖增加了海洋分层,这阻断了富含氧气的地表水到较低深度的运动。最终的低氧区域现在正在扩散,气候模型预测到本世纪末它们可能会大50%。加利福尼亚大学戴维斯分校的博德加海洋实验室的博士后研究员莎拉·莫菲特(Sarah Moffitt)说,不仅对大多数海洋生物都无法兑现大多数海洋生物,而且还挤压了关键的上海栖息地。

她说:“因此,您正在为氧气诱人的生物失去这种大量的栖息地足迹。”“我们看到全球海洋每个海盆中的氧气流失的信号。”

一个最近的研究她说,莫菲特(Moffitt)和海底沉积物的同事(大约10,000至17,000年前)透露,从北极到智利的太平洋生态系统“当行星通过脱脂术加热时,从北极到智利的生态系统都广泛而突然损失了氧气。”这些发现可以瞥见可能存在的一切。莫菲特说:“它向我们表明,在充满碳,温暖的未来,海洋系统具有当今世界没有类似方式的方式变化的能力。”

另一个问题是,温度升高可能会减少海洋作为碳汇的重要作用。从大气中吸收二氧化碳是海洋减轻温室气体影响的另一种方式,尽管海水的酸度越来越酸。目前,人类二氧化碳输出的近一半最终溶解在海水中,其中大多数降落在南半球海洋,在这里,风向涡流将其深深地埋葬。但是温暖的水也少二氧化碳。这些周期性的风可能有一天会减少。海洋温度升高和降低风的结果将是更快的海洋二氧化碳饱和度,并且进入大气中的热捕获气体更多 - 这种情况可能类似于大量海洋碳释放这有助于结束最后一个冰河时代。

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科学家说,仍然有时间扭转局面。

“我们今天拥有对气候产生积极影响的技术,而我们所缺乏的就是政治意愿,”明尼苏达州圣保罗大学圣托马斯大学的热科学教授约翰·亚伯拉罕(John Abraham)说。但是他和其他人担心,通过掩盖我们长的化石燃料燃油的影响,海洋使我们无法意识到地球气候系统变得多么偏离。

亚伯拉罕说:“海洋通过抓住我们90%的热量来帮助我们。”“但这不会永远做。”