作者:Ka-Kit Tung 来源:《科学》 发布时间:2014/9/3 18:33:23
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热量都去哪儿了
地表平均气温多年不变或与大西洋有关

 

图片来源:KA-KIT TUNG

推理神探或许会将这个案子称为地球上消失的热量。为什么在温室气体持续涌入大气层的情况下,地表的平均气温自2000年以来却一直保持稳定?研究者对此有很多怀疑,例如大气中水蒸气的变化,或是强大的温室气体,亦或是从工厂中排放的“遮天蔽日”的有毒气体。还有人认为是太平洋消化了地球上增加的热量,因为它会将大量寒冷的底层海水输送到海面。

但是,两位研究者发现,实际上是大西洋而不是太平洋消化了地表上激增的热量。在《自然》杂志上,一项新研究显示,海洋的温度数据表明绝大多数消失的热量储存在大西洋深处。另一份发表于《自然—气候变化》杂志的文章也显示,持续增温的大西洋通过信风模式带动太平洋一起降低大气温度。没有参与研究的美国加州大学圣地亚哥分校动力学家Shang-Ping Xie认为,将两篇文章综合在一起看,会发现两者都认为大西洋在地表气温上升的“停歇期”中扮演着至关重要的角色。

一些气候专家仍对此持怀疑态度。在另一篇在线发表于《自然—气候变化》的文章中,其他研究者认为太平洋才是主导。科罗拉多州博尔德市美国国家大气研究中心动力学家、文章作者之一的Kevin Trenberth说:“是太平洋推动大西洋,而不是大西洋推动太平洋。”

《科学》杂志最新发表的论文作者是中国海洋大学海洋学家陈显尧和华盛顿大学大气科学家Ka-Kit Tung,他们调查了数千万个关于海洋气温和盐度的数据,这些数据是自1970年以来研究者通过遍布全球的浮标、浮舟及船只得到的。数据将海水的温度自海面到海底1500米分为24个层次,使研究者能够计算各个海水层次的温度变化。他们发现在“停歇期”,如果不是大西洋吸收了大量热量,地球表面的温度将会更高。他们在文章中写道,过去14年来,大西洋北部和南部水域300米深的地方储存的热量超过了其他所有海洋储存热量的总和。文章总结道:“我们发现了消失的热量。”

海洋储存热量的一大关键机制是洋流,洋流会像传送带一样将盐度高的热带海水输送到大西洋北部水域,并在抵达那里之后下沉,热量也在这一过程中沉入海底。作者认为,自然循环模式使得这种“传送带”模式的速度在上世纪90年代加快,并于2006年开始降低。与此同时,自1999年开始,大西洋储存的热量可能达到1036焦耳,而同一时期大气温度基本保持稳定不变。与此相反,他们的数据显示太平洋却没有储存多少热量,陈显尧说:“我们感到很惊讶,尤其是看到大西洋和太平洋在储存热量上的区别时尤为如此。”

不过,许多科学家仍然坚持太平洋是导致“停歇期”的最主要因素,其中最关键的一点在于:东太平洋上的信风会将大量寒冷的深层海水带到海面。不过,研究模型显示,大西洋在这一过程中也起到一定的作用。在一份发表于8月3日的《自然—气候变化》杂志的文章中,科学家将大西洋不断变暖的水温与全球气候变化一起模拟。结果发现,大西洋上空的空气上升,而太平洋上空的空气下降,就像跷跷板一样。夏威夷大学气候动力学家、文章的合著者Axel Timmermann说,这会为信风带来能量。研究者推算,太平洋信风能够帮助降低大气0.1°C至0.2°C的温度,足以触发“停歇期”。

科学家并没有找到证明“跷跷板”机制的决定性证据,在一份发表于8月17日的《自然—气候变化》杂志的文章中,一个由Trenberth领导的小组认为,太平洋的自然可变性是“停歇期”发生的主要原因。他们经过分析数据和气候模拟认为,一种名为太平洋年代际振荡的模式是导致深层海水上升以及其他气候变化趋势的“始作俑者”,包括快速变暖的北极和近期逐渐变冷的欧洲冬季,这种模式每隔20年到30年就会变化一次。

虽然针对全球变暖“停歇期”问题要想达成一致或许还需要许多年,但是佐治亚理工学院气候科学家Judith Curry对相关争论表示欢迎,因为这种争论能够促使科学家着眼于长期挑战,即如何将由人类导致的气候变暖问题与随机波动的全球气候联系在一起。此外,美国国家海洋和大气管理局气候科学家Michael McPhaden认为,搜寻消失的热量还能帮助科学家应对全球变暖的错误信息。他在一份邮件中写道:“反对气候变化观点的人会不断抹黑科研结果并误导公众。”

McPhaden指出,近期发表的论文都确认了一件事:即使在“停歇期”,地球仍然在持续变暖,即便没有在大气中体现,至少在深海中也是如此。(来源:中国科学报 段歆涔)

 
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