大气所等发现减排使北大西洋在全球变暖背景下成为海洋吸热的中心 _光明网

点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:大气所等发现减排使北大西洋在全球变暖背景下成为海洋吸热的中心
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

大气所等发现减排使北大西洋在全球变暖背景下成为海洋吸热的中心

来源:大气物理研究所2020-11-17 12:42

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  工业革命以来,人类活动产生大量温室气体和气溶胶,造成地球系统能量收支不平衡,全球正在加速变暖。地貌由绿变黄、森林大火蔓延、冰雪融化导致海平面高度升高……大多数进入地球系统的总能量通过海气界面热通量形式被海洋表层吸收,进而被海洋环流运输、迁移并存储在海洋内部。海表吸热是影响区域和全球气候的关键因子,其变化对地球各圈层均有影响,能够调节全球变暖速率。

  19世纪中期以来,随着全球加速增暖,海洋从大气中吸收并存储的热量也在迅速增加,其中以南大洋(30°S以南,围绕南极大陆的海域)和北大西洋的表层热吸收为主,但南大洋的贡献大于北大西洋。这种海洋吸热的南北不对称性很大程度上源于大气中温室气体和人为气溶胶的同时增加,并且与海洋环流的变化有关。大西洋的一支强劲热盐环流——大西洋经圈翻转流(AMOC)在其中发挥重要作用,其上层分支可将热带地区暖海水输送至北大西洋中高纬度地区,为北美和欧洲大陆带来温暖空气和丰沛降水。已有研究通过分析冰芯等记录发现,在地质历史时期,AMOC的减弱(如新仙女木事件,距今约1.28万年前)导致全球变冷、东亚夏季风减弱、冬季风增强。由此可见,AMOC在调节全球气候中发挥重要作用。

  在北大西洋地区,温室气体的增暖效应导致AMOC减弱、海洋吸热增加;人为气溶胶却带来相反的影响,其冷却效应使AMOC加强、海洋吸热减少,这两种效应相互抵消,使北大西洋热吸收增加较少。由于人为气溶胶主要集中在北半球,因此,对于南大洋地区来说,其温室气体的增暖效应主要驱动海洋热吸收的大幅增长。但当着眼于整个21世纪海洋热吸收的可能变化时,科研人员发现,在未来预估气候变暖情景下,大气中人为气溶胶减少,温室气体浓度随排放情景不同或减少或增加。这与19世纪中期以来二者同时增加的状况存在较大区别。因此,21世纪海洋热吸收的区域特征和机制可能因不同排放情景而改变。

  近期,中国科学院大气物理研究所研究员黄刚团队联合美国加州大学河滨分校研究人员,在Science Advances上,发表了题为Dependence of regional ocean heat uptake on anthropogenic warming scenarios的研究论文,揭示全球变暖不同情景下,气溶胶和温室气体对海洋吸热的区域影响。基于《巴黎协定》确立的1.5°C、2.0°C低温升阈值和已有研究,该研究着重探讨了未来低排放情景下海洋热吸收的南北不对称性及原因,分析大气气溶胶对海洋,尤其是北大西洋热吸收、传输和存储的重要调控作用。

  研究人员利用第五次国际耦合模式比较计划的多模式模拟数据,运用通用地球系统模式进行气候模拟实验。研究发现,21世纪北大西洋和南大洋海表吸热在高排放情景下具有一致增加的长期趋势。但是,在低排放情景下,和南大洋吸热减少的长期趋势相比,北大西洋吸热具有增加的长期趋势,这使北大西洋在未来成为全球海洋吸热的中心。其中,南大洋吸热在高低排放情景下的相反趋势主要是由于温室气体的不同走向;北大西洋吸热在高低排放情景下均为增加趋势,主要受人为气溶胶和温室气体共同调控。该研究进一步指出,在高、低排放情景下,未来人为气溶胶减少会造成AMOC减弱、海洋向北热输送减弱、北大西洋副极地地区热辐散,进而导致北大西洋副极地地区海表热吸收增加、整层海洋热存储减少。

  “前人在研究海洋吸热在全球变暖情景下的变化时发现,相对于历史时期,自中排放至高排放情景下,北大西洋在全球海洋吸热中占比越来越大;南大洋对全球海洋吸热的贡献虽仍为主导,但是越来越少。然而,人们对未来低排放情景下海洋吸热区域特征和机制的认识较少。”论文第一作者、大气所博士生马晓帆说。“我们首次发现低排放情景下海洋吸热具有明显的南北不对称形态,长远来看,北大西洋吸热持续增加,将成为全球海洋吸热的主要区域。该现象反映出气溶胶的重要调控作用及AMOC的影响。因此,重视人为排放气溶胶的气候效应、考虑海洋环流的长期影响,将有助于气候事件的检测归因和提升对人类活动影响气候变化的预估水平”。

  “为避免地球生态失衡,国际社会共同协商,各国为减缓全球变暖正做出实际举措,人类正朝着实现低排放目标而努力。该研究体现出低排放能够调节海洋吸热的重要科学意义,有利于推动学界认识、理解和预估低排放情景下的气候变化”,论文通讯作者黄刚谈到。该研究的合作者还包括美国加州大学河滨分校助理教授Wei Liu和Robert J. Allen、大气所研究员李熙晨。

  由于目前海洋观测存在时空局限性,该研究依赖气候模式的模拟结果;未来观测体系的健全、观测数据的改进有利于在此基础上进行补充研究。加强气候模式的研发、提升气候模式对海洋环流的模拟能力,有助于提高决策者对海洋吸热的认识,进而进行合理有效预估,为其做出减缓气候变化有关决断,提供科学基础。

大气所等发现减排使北大西洋在全球变暖背景下成为海洋吸热的中心

  图1.近一万年的大气CO2浓度曲线(左)及全球平均温度曲线(右)。人类活动使CO2浓度和全球温度在近一百年内迅速攀升,远超自然条件下的速率。无论是近一万年还是近几百年时间尺度上,人类活动过度排放到大气中的CO2均是全球变暖的重要驱动力。(左图来自美国SCRIPPS海洋研究所,链接https://sioweb.ucsd.edu/programs/keelingcurve/;右图摘自WMO Statement on the State of the Global Climate in 2019)

大气所等发现减排使北大西洋在全球变暖背景下成为海洋吸热的中心

  图2.低排放(RCP2.6)和高排放(RCP8.5)情景下,CMIP5多模式模拟的海洋热吸收变化。CMIP5多模式平均的2006-2100海洋热吸收趋势(A,B),图A为RCP2.6情景,图B为RCP8.5情景,打点区域通过95%显著性检验,正值表示海洋获得热量。CMIP5模式模拟的北大西洋(35oN-70oN,80oW-10oW,蓝色)和南大洋(35oS-70oS,0o-360o,粉色)海表热吸收异常值2006-2100年平均序列(C,D),图C为RCP2.6情景,图D为RCP8.5情景,粗线表示多模式平均结果,彩色阴影表示一个标准差的模式间不确定性,计算异常值参考时段为2006至2025年,为方便作图,南大洋热吸收时间序列的数值被扩大了三倍。(图片来源于该研究论文)

[ 责编:战钊 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平出席全国宗教工作会议并发表重要讲话

  • 融安:水清岸绿生态美

独家策划

推荐阅读
今日,中国气象局召开12月新闻发布会。中国气象局办公室主任、新闻发言人宋善允在发布会上透露,今年冬季(2021年12月至2022年2月)影响我国的冷空气活动频繁、势力偏强,主要以偏东路径影响我国。
2021-12-03 09:46
记者从国家航天局获悉:11月,我国“天问一号”与欧空局“火星快车”任务团队合作,开展了“祝融号”火星车与“火星快车”轨道器在轨中继通信试验,取得圆满成功。
2021-12-03 09:44
数字人民币多地试点一年多来,应用场景持续创新,公众接受度不断提升。截至今年10月22日,数字人民币已开立个人钱包1.4亿个,企业钱包1000万个,累计交易1.5亿笔,交易额接近620亿元。
2021-12-03 09:43
签署“军令状”、不设门槛、限时攻关……11月15日至19日,2021年成都市“揭榜挂帅”科技项目(国家新一代人工智能创新发展试验区重点场景建设领域)拟支持项目名单公示。
2021-12-03 09:41
如何给长期驻留空间站的航天员提供新鲜食物,一直是令人头疼的问题。世界各国一直没有停下太空种植实验的脚步。据不完全统计,目前已经有包括辣椒、草莓等在内的上百种植物种子,被先后送入国际空间站进行培育。这其中,辣椒是太空种植实验中最受欢迎的食物之一。
2021-12-03 09:40
山东是国内主要“粮仓”之一。按照山东省粮食和储备部门的统计:2020年全省粮食总产量达到5447万吨,占全国粮食产量的8.14%。通过技术减少粮食损失,山东是怎么做的?
2021-12-03 09:39
在2日发表于英国《自然·遗传学》杂志上的一项研究中,安进 (Amgen)制药属下deCODE基因公司的科学家们展示了通过结合序列多样性和RNA表达的数据,测量出迄今最大规模血浆中大量蛋白质的水平,以深入了解人类疾病和其他表型。
2021-12-03 09:31
1965年诺贝尔物理学奖得主菲利普·沃伦·安德森在1973年首次提出一种新物质状态——量子自旋液体。其不同性质在高温超导和量子计算机等量子技术领域有着广阔的应用前景。
2021-12-03 09:29
美国计算机巨头IBM近日宣布研制出一台能运行127个量子比特的量子计算机“鹰”,这是迄今全球最大的超导量子计算机。中国科学技术大学此前曾推出62个量子比特可编程超导量子计算机原型机。世界各地的政府和组织正在源源不断地增加在量子研究和开发领域的投入。
2021-12-03 09:28
半个世纪以来,科学家一直在寻找解决“蛋白质折叠问题”的方法。这是生物学领域的一项重大挑战,难倒了几代科学家。但现在,人工智能(AI)解决了这一问题。
2021-12-03 09:27
据英国《自然》杂志2日发表的一项研究,科学家用人多能干细胞建立了一个模型,可用来研究人类胚胎植入子宫的过程。人胚状体(blastoid)是模拟早期人类胚胎的结构,在研究中能准确再现人类胚胎早期发育的关键阶段,包括黏附在体外子宫细胞上。该模型或有助于推进我们对人类发育早期阶段的认识,以及开发不孕不育的治疗方法或避孕药。
2021-12-03 09:26
贺兰山保卫战打响之前,宁夏北部石炭井、汝箕沟等煤炭开采集中区对植被和土壤的破坏,造成了贺兰山脆弱的生态系统进一步退化。
2021-12-03 09:25
王建明介绍,所有病例均是大于18岁的成人,经过PCR核酸检测证实为感染了新冠病毒,且均感染德尔塔毒株。
2021-12-03 09:23
因患范可尼综合征,“轮椅姑娘”李长盈自幼就与骨折、骨软化一路抗争,家庭也陷入困境。在滨州医学院,她享受到了专业教育和“医学大家”的专业救护。好消息是,就在最近,她以专业课第一名的成绩,考取了青岛大学肾内科硕士研究生。
2021-12-03 09:22
“老一辈科学家取得的重要发现令人羡慕,但我们应该知道,这些成就不是一蹴而就的,而是勇于攀登、数年如一日、不忘初心、坚持不懈的成果。”12月2日,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所举办弘扬科学家精神主题活动,该所多位研究人员谈了学习杨钟健、裴文中等老一辈科学家精神的心得体会。
2021-12-03 09:19
记者从中国科学技术大学获悉,该校周鑫教授课题组与国内外同行合作,发现东亚季风区11700年前至今的全新世降水最大期在南方出现较早,北方出现较晚,降水最大期出现时间与纬度之间呈现明显的线性关系。
2021-12-03 09:17
在刚刚过去的“双十一”购物节,多家电商平台智能手机销量又创新高。其实,不少人换手机不是为赶时髦,而是因为电池不给力,可谓手机未“老”电池先“衰”。
2021-12-02 09:39
俗话说“民事以为天,食以安为先”。舌尖上的安全与老百姓的日常生活息息相关,也格外引人关注。正因如此,为了博眼球,“有心人”会刻意制造有关食品的谣言,这些谣言闹得人心惶惶,让不少无辜的食物被拉进了黑名单。
2021-12-02 09:38
当在种茶道路上创业十年,连续亏损两千万元,“快撑不下去了”的时候,创业者董桂萍遇到了科技特派员(以下简称科特派)、山东省农科院茶叶研究所“茶博士”田丽丽。
2021-12-02 09:37

2012年的一次大胆尝试,让广西桂林市龙胜各族自治县龙脊镇和平村里排组村民喜出望外,日子越过越甜。“现在我们每家每年靠这个红心猕猴桃就能有10万元收入,感谢猕猴桃,让我们脱贫致富!”近日,村民们这样感慨。

2021-12-02 09:37
加载更多