您当前的位置:网站首页 » 信息动态 » 环境头条

直击天气——与科学家聊“天”:谈谈“海洋,我们的气候和天气”

    今年世界气象日主题为“海洋,我们的气候和天气”,这背后蕴含着什么样的意义?在全球气候变暖的背景下,生态系统特别是海洋发生了什么变化?我们能为海洋做些什么?本期《直击天气——与科学家聊“天”》邀请国家气候中心气候服务首席专家周兵、中国气象科学研究院研究员苏京志,与大家分享他们的理解和感受。

  记者:今年世界气象日主题为“海洋,我们的气候和天气”,您觉得蕴含着什么样的意义?我们应当如何理解他们之间的关系?

  周兵:今年3月23日是第61个世界气象日,主题为:海洋、我们的气候和天气!旨在帮助人们更加深入地理解海洋、气候和天气之间不可分割的联系。全球气候系统中海洋功能将进一步加强,世界气象组织致力于为联合国“海洋科学促进可持续发展十年”(2021年至2030年)作出贡献,为包括海洋和气候在内的紧急环境挑战寻求解决方案,倡导“安全海洋”、“预测海洋”和“透明海洋”等内涵。海洋是地球气候系统的重要成员,是全球气候驱动机和气候调节器,处于可持续发展、气候变化和减少灾害风险等全球发展目标的核心地位。同时,海洋吸收了大气中大量的二氧化碳,是气候系统中最大的碳汇。

  天气是指某一个地区的大气中各种自然现象在某个时刻所处的状态,可以通过观测监测定量描述;气候是指各种气象要素和天气现象在较长一段时间内的平均状况或统计状况,可通过分析计算获取统计特征;气候变化是指气候状态的变化,一般可通过气候特征的平均值或变率变化来表现,其起因是自然波动或人类活动。海洋与我们的天气、气候和气候变化密不可分,海洋与大气之间存在热量、动量、物质等交换,海-气相互作用可造成千变万化的天气气候现象或极端事件,引发全球或区域气候异常和气象灾害。世界气象组织、国家气象、水文部门等实体积极支持国际社会努力监测海洋温度、洋流、盐度和海面水平,所有这些工作都是了解天气、气候和气候变化的主要目的。

  海洋对大气运动和气候变化起着十分重要的作用。海洋内部的洋流运动以及海陆之间的热力差,塑造了地球上风格迥异的自然景观和复杂多样的天气气候现象,如北大西洋暖流给北欧一些国家带来优美的生态环境和优越的生活方式,东亚季风性气候和南亚季风性气候为亚洲国家农业生产带来风调雨顺的年景。

海-气相互作用示意图

  苏京志:全球海洋是一个特别庞大体系,约占地球面积的71%。海洋在全球天气和气候体系中起到很重要的调节作用,它能够调控我们地球整个的天气气候状况,能调节温度,也能调节空气湿度。因为海洋的热惯性比较大,相同体积的海水存储热量的能力是大气的两千多倍。如果没有海洋的话,地球上昼夜温差会很大,冬天、夏天的温差也非常大,气温的上下起伏非常剧烈,冷暖状况都不像现在这个样子,可能不适应人类居住。但是有了海洋以后,就会维持现在适宜的温度,基本上温度起伏比较小,适合我们人类的居住。海洋还能为大气提供大量水汽,全球表面水汽的蒸发,百分之八十多都是来自海洋,这些充足的水汽使我们呼吸的空气比较湿润。如果没有海洋的话,我们呼吸的空气会比较干燥,也不适宜人类居住。

  记者:在全球气候变暖的背景下,生态系统特别是海洋发生了什么变化?

  周兵:观测事实表明,目前地球气候系统处于一个非常脆弱的平衡之中。根据世界气象组织近期发布的气候公报,2011-2020年是有气象记录以来最暖的十年,2020年是有1850年以来最暖的三个年份之一。同时,尽管受全球新冠肺炎疫情影响,2020年全球碳排放量小幅下降,但数据显示2020年全球温室气体排放量增加,全球海洋依旧持续增温,海洋热量再创新高。全球高温热浪频繁发生,极端冷事件强度加强,陆地上的强降水事件增加,干旱事件持续时间更久、强度更强。沿海地区面临多种与气候有关的危害,包括热带气旋、极端海平面和洪水、海洋热浪、海冰减少等。

  过去100年以来,由于海平面上升、气候变暖和极端气候事件的综合影响,近50%的沿海湿地已经丧失。植被繁茂的沿海生态系统是重要的碳库,目前已经造成了每年0.04~1.46GtC(1GtC=10亿公吨碳)的碳释放。自1980年代以来,海洋吸收了20%至30%的人类排放的二氧化碳,导致海洋持续酸化,对于超过95%的海表区域,海表pH值的下降幅度已经超过了背景自然变率。由于格陵兰和南极冰盖的冰量损失速率增加,冰川质量持续损失和海洋热膨胀,近几十年来海平面加速上升。热带气旋带来的风和降雨有所增加,以及极端海浪有所增加,再加上相对海平面的上升,加剧了极端海平面事件和沿海灾害。

  全球变暖加剧了气候系统的不稳定性,引发对海洋安全、气候安全的忧虑。海洋变暖、海冰变化以及栖息地生物地球化学变化,导致物种组成、丰度和生物量等的转移。同时,海洋变暖影响沿海生态系统,包括海洋热浪加剧、海水酸化、溶解氧降低、咸水入侵和海平面上升。暖水珊瑚礁和岩石海岸不动的钙化生物受到了极端温度和海洋酸化的影响。海洋热浪导致大规模的珊瑚白化事件,并造成世界范围内的珊瑚礁退化。未来更多地区的海平面异常上升将更加频繁的发生,日益频繁的高水位会对许多地区产生严重影响;海洋动物群落的全球生物量及其产量和渔业捕捞潜力均会下降,物种组成也会发生变化;海岸和低洼地区遭受淹没、海岸洪水和海岸侵蚀等不利影响的风险将增加。

  苏京志:海洋在全球变暖的背景下发生了很多变化,海洋近几十年一直在持续增温,这种增温现象从海洋表面一直延伸到海底两千多米。最近几年大家关注到,海洋里经常出现大范围的海水热浪。海洋热浪的影响不亚于陆地上的热浪,对海洋生态、渔业造成了很大的破坏。海洋温度本来变化幅度是比较小的,上下起伏一度两度就很大了。但是近几年的海洋热浪出现后,海水温度能升高四摄氏度左右,并且能持续几个月以上。近十年海洋热浪出现的频次明显增多,伴随全球变暖持续升温,未来海洋热浪也会更加频繁出现。这将对海洋生态造成较大的冲击,包括鱼类、海藻都会受到影响。

  特别需要指出的是,由于海洋现在已经存储了大量的过剩热量,且深度达到两千多米。这些热量虽然目前存在于海表以下,但经过几十年、几百年后,这些热量终究还会重新上翻到海表。考虑到那时地球表面温度已经升高不少,海洋上翻的热量会导致全球气温二次上升,并给全球气候带来更加严重的影响,海洋热量的这种延迟效果应该予以重视。

2015年全球海表温度异常(超强厄尔尼诺和东北太平洋海洋热浪)

  记者:您觉得今年世界气象日的主题对于气象科技工作者和普通大众来说有什么启示呢?我们能为海洋做些什么?

  周兵:海洋孕育了厄尔尼诺/拉尼娜事件、台风活动等不同种类的天气气候现象,催生了地球上破坏力极强、影响最广泛的极端天气气候事件,而科学探索发现大部分气候异常的源头均可追踪到海洋的异常。世界气象组织致力于联合国海洋科学促进可持续发展的十年,“安全海洋”、“预测海洋”和“透明海洋”必将成为气象科技工作者和社会大众关注的焦点。对我国气象科技工作者而言,将迎来海洋气象新的时代。作为全球经济的一个主要驱动力,海洋承载了90%以上的世界贸易,维系着生活在海岸100公里以内40%的人类生活。在气候变化影响日益严重的今天,更精密地观测海洋、深入了解海洋的气候密码,比以往任何时候都显得更加重要。

  “海洋,我们的气候和天气”的世界气象日主题也向社会宣告21世纪已经正式开启“海洋世纪”,希望世界各国人民了解和支持世界气象组织的活动,唤起人们对气象工作的重视和热爱,推广气象学在航空、航海、水利、农业和人类其他活动等方面的应用。海天一色同绘蓝色星球,唇齿相依共护绿色家园。在气候变化影响日益严重的今天,陆地、海洋和大气的相互作用也成为人们关注的焦点。更精密地观测海洋、深入了解海洋深处气候密码与全球洋流变化,比以往任何时候都显得更加重要。

  苏京志:今年世界气象日的主题突出了海洋,可以让更多的人们主动意识到海洋在地球气候系统中的重要作用。我们生活环境中的舒适温度和湿度,离不开海洋的贡献。我们平常接触到的天气气候,跟遥远的广阔海洋是有密切关系的。我们要真心感谢海洋的存在。其实我们对海洋的认识还非常有限,还有很多的未知,包括远海、深海都是目前不太了解的。要更加深入地探究海洋,掌握海洋的变化规律。这不仅有利于更高效合理地开发海洋资源,并且也有助于我们预测天气和气候。

  例如,目前的全球变暖还影响到厄尔尼诺的变化。厄尔尼诺是一个热带太平洋海气耦合最为显著年际信号,以热带太平洋东部出现暖的海温异常为标志。厄尔尼诺能够影响全球多个地区的气候异常,对我国气候也有重要影响。近几十年来,厄尔尼诺发生了一些变化,例如厄尔尼诺期间的海温异常位置向西偏移,东西跨度也相应缩小。这种改变造成对我国等区域气候的影响范围和强度都发生了变化,也给我国气候预测带来更多的困难。

  为了减缓全球变暖,我们必须要减少温室气体的排放,走绿色低碳的道路。实现产业绿色转型,其实在海洋里面也能找到答案。绿色能源包括海上风能、海洋潮汐、海流等,这些都是很好的可再生能源。在大力减排保护海洋同时,也应加快海洋的研究步伐,促进海洋的合理开发,助力产业结构的调整优化。

  (来源:中国气象局气象宣传与科普中心 责任编辑:栾菲)