為什麼海洋生態系統在調節全球氣候方面起到重要作用?

胡航科


地球表面71%的面積都是海洋水域,29%的面積是陸地,而且在地球的熱帶地區,絕大部分的面積都是海洋,因此海洋在調節地球氣候方面起到的總體作用要比陸地更大。



地球大氣層中的水汽大部分來自於海洋,陸地上的降雨也大部分是海洋中的水汽凝結形成的,水的溫度在升高和降低時吸收和釋放的熱量較多,因此當地球的溫度升高的時候,海洋可以吸收大部分的熱量,維持地球的溫度均衡,所以地球的生態環境離不開海洋對氣候的調節作用。


近日,美國國家海洋和大氣管理局的氣候學家聯合印度這方面的科學家用他們的研究結果聲稱,印度洋和太平洋正在變暖,其海水暖池規模已經增大了一倍,這一變化正在改變全球降雨模式。

橫跨西太平洋和印度洋東部的印度洋-太平洋暖池是全球海洋最暖的部分,其中包含著“馬登-朱利安濤動”,它是由地球熱帶赤道地區海水對流區塊引起的,在北半球的冬季,其動向主要以週期約30-90天的速度向東行進,表現為雨雲在熱帶海洋上空移動,通常是從非洲東部向東移動到印度,再繞過印度尼西亞進入太平洋,並一直行進到美洲,它可以影響季風氣候區,引發大範圍的熱浪和洪水。



如今,兩國的科學家們發現這個海水暖池每年都在擴大面積,並且正在改變已有的地球表面的降雨規則。它能促使我國長江流域、美國、東非地區、印度北部的降雨減少,同時也會導致澳大利亞北部,南美洲亞馬遜河流域,非洲剛果河流域和東南亞的降雨量增加。該研究報告已經發表在《自然》雜誌上。


美國國家海洋和大氣管理局的科學家邁克爾·麥克法登表示:“印度洋和太平洋大部分海域的水溫都在變暖,不過最溫暖的水域仍在西太平洋上空,印度洋水汽會被西風帶吹到太平洋西部,使得這裡雲量增多,颱風更容易出現。

海洋除了會吸收熱量給地球降溫,並且海洋水汽能增加降雨之外,海洋也對地球大氣成分的含量有很大的調節作用,才能吸收地球大氣層中的氧氣與二氧化碳,二氧化碳過多會造成地球的物質效應,但是海水可以吸收二氧化碳,降低二氧化碳在大氣層中的含量,避免地球溫室效應化,不過這一過程也會增加海水的酸度。



總之,海洋是全球氣候系統中的一個重要環節,它通過表面與大氣的能量物質交換和水循環等現象,在調節和穩定地球氣候方面發揮著決定性作用,因此被稱為地球氣候的“調節器”,左右著地球的氣候模式。另外,海洋中長距離的洋流可以調節全球能量、溫度和養分的平衡,維持了海洋及陸地生態系統的發展,海洋對地球氣候的影響也是需要好好研究的一門大學問啊!


科普大世界


海洋在全球氣候變化過程中的作用及氣候變化對海洋的影響是本次印度尼西亞萬鴉老世界海洋大會的主題。 乞力馬紮羅雪頂可能10年內融化,“赤道雪山”奇觀將與人類告別… 海洋是全球氣候系統中的一個重要環節,它通過與大氣的能量物質交換和水循環等作用在調節和穩定氣候上發揮著決定性作用,被稱為地球氣候的“調節器”。 佔地球面積71%的海洋是大氣熱量的主要供應者。如果全球100米厚的表層海水降溫1攝氏度,放出的熱量就可以使全球大氣增溫60攝氏度。 海洋也是大氣中水蒸氣的主要來源。海水蒸發時會把大量的水汽從海洋帶入大氣,海洋的蒸發量大約佔地表總蒸發量的84%,每年可以把36000億立方米的水轉化為水蒸氣。因此,海洋的熱狀況和蒸發情況直接左右著大氣的熱量和水汽的含量與分佈。 同時,海洋還吸收了大氣中40%的二氧化碳,而二氧化碳被認為是導致氣候變化的溫室氣體之一。 另一方面,氣候變化對海洋也造成了巨大影響。氣溫上升導致海平面和海水溫度隨之升高,而海洋對二氧化碳的過度吸收則引發了海水酸化,這些都對海洋和海岸生態系統造成破壞,被認為是珊瑚白化、珊瑚礁死亡、小島嶼遭淹沒等一系列問題的根源。以印尼為例,該國海洋事務和漁業部長表示,在未來幾十年裡印尼將有很多島嶼因為海平面上升而沉入海中。而澳大利亞昆士蘭大學環境學家奧維也發表報告稱,如果不馬上行動,地球上的珊瑚礁將在本世紀末全部消失。 此外,氣候變化還使海洋的氣候模式與洋流發生了變化,從而加大了海洋災害的程度。尤其是海水酸化後發生倒灌,進入陸地後會對河口、入海口等生態系統造成重大影響。中國國家海洋局海洋科學與技術司專家周志剛博士說,就我國而言,由於經濟發達城市大多集中在沿海地區,因此針對海洋災害進行防災減災工作並開展海洋工程十分重要。海洋是全球氣候系統中的一個重要角色,與所有的氣候異常密不可分,它通過與大氣的能量物質交換和水循環等作用在調節和穩定氣候上發揮著決定性作用。海洋環流可以調節全球能量、水分的平衡,海水溶解二氧化碳可以減緩大氣溫度升高,但海洋酸化、海溫異常、極地海冰異常等現象也會導致災害性天氣的發生。被稱為“地球氣候調節器”的海洋對於氣候的變化具有重要影響。我們在應對全球氣候變化的同時,更需要密切關注海洋對氣候變化的影響,做好海洋對氣候變化重要影響的評估工作,界定海洋對氣候變化的影響程度,掌握海洋對氣候變化的影響機理。 評估海洋對氣候變化的重要影響涉及到海洋要素變異觀測、海氣相互作用調查、大洋和極地環境調查、海水中二氧化碳監測與評價,海洋對氣候變化影響綜合分析評估、評價與預測等。這些工作的有效開展都離不開標準的技術支撐和保障作用。如海洋要素的觀測、調查涉及眾多學科領域,需要經過反覆的調查過程。對於不同地點、不同時間獲取的大量數據,只有規範和統一調查與觀測方法、化學分析方法、數據處理方法、實驗室操作程序等,才能實現數據的可靠性和可比性,有效觀測極地氣候變化情況,對極地生態系統變化作出規範、科學、合理評估。海洋儀器設備作為實施海洋調查、監測、海洋環境預報等各項活動的工具和手段,其性能和質量對於各項活動能否順利進行、成果質量好壞具有關鍵的影響。只有通過標準來規範各類海洋儀器設備的研究、設計、開發和應用的全過程,才能使海洋儀器設備在海上惡劣的工作環境條件下仍具有高度的可靠性和良好的環境適應性,獲取更為豐富、準確的數據。同時,為有效評估海洋對氣候變化的影響,一些術語也需要標準化和規範化,如全球變暖、碳匯、氣候變化、海冰異常、海平面上升等基礎性術語都需要一個科學的、準確的、廣泛達成共識的概念,以促進國際間的交流和研究。 因此,標準在評估海洋對氣候變化重要影響中發揮著重要的基礎性技術支撐和保障作用。制定海洋領域應對氣候變化標準,可以加強海洋環境監測和預警能力,提高海洋觀測技術手段與方法,更加科學地把握自然規律,瞭解海洋的變化,從而加強海洋對氣候變化影響的有效評估,提高人類及其生命支持系統適應、調節氣候變化的能力,更加有效地應對氣候變化和防禦自然災害。 海通道影響世界氣候 地球70%的面積是海洋。這廣大無垠的水域對全球的生態系統產生了深遠的影響。長期以來,科學家就一直試圖指出海洋對氣候變化產生的重要影響。日前,澳大利亞的科學家發現了一條“深海通道”。它連接著南半球的三個大洋盆地。並將研究結果發表在8月的《地球物理快報》上。科學研究人員相信,深海通道的發現將有助於我們瞭解海洋是如何控制氣候的。 南半球的超級渦旋 近幾年來,科學家在世界各地的大洋中發現了一些重要的洋流,類似新幾內亞沿岸潛流(NGCUC,New Guinea Coastal Undercurrent)、棉蘭老潛流(MUC,Mindanao Undercurrent)以及南北半球和各大洋之間海水的交換等。這些新發現補充和豐富了已有的海洋環流理論。 不過發現還未窮盡。 澳大利亞的科學家在經過50多年的研究後,在南半球發現了一個從未為人所知的深海通道。這一深海洋流穿過塔斯曼海,流經塔斯馬尼亞,直達南大西洋。此前的研究,使科學研究人員認為南半球的海洋是全球氣候變化之肺———因為這裡吸收了近三分之一的二氧化碳。而新的研究表明,新發現的這條深海通道是世界氣候系統的機房———只是以前從來沒有發現過。 肯·裡奇威(Ken Ridgway)是澳大利亞國家科學與工業研究組織(CSIRO)的科學家。他指出,這股洋流從塔斯曼海流出,平均深度為800米-1000米,在傳送帶對氣候變化方面發揮著重要的作用。洋流是海洋中海水從一個海區水平或垂直地流向另一個海區的大規模的非週期性運動。而在塔斯馬尼亞以南,深海洋流形成了一個交匯點,連接著南半球海洋的主要海底洋流。由於從塔斯曼海流出,研究人員將新發現的深海通道命名為“塔斯曼流”。 氣候機房的作用機制 這項研究經歷了50多年。1950年至2002年,研究小組便通過研究船、海洋監測機器及衛星在南緯60°和赤道之間的海域收集數據,得到了數以千計的溫度和鹽度的數據樣本。根據數據樣本的分析,研究人員確定南半球海洋渦旋之間有一個連接紐帶。這一連接紐帶又形成一個全球規模的超級渦旋,在三大海洋盆地間傳送水。 裡奇威等研究人員相信,這一“深海通道”的發現將有助於我們瞭解海洋究竟是如何影響氣候變化的。 “在每一個海洋中,水流大致以逆時針方向旋轉,或是沿著海洋盆地的邊緣旋轉。”裡奇威指出,由此這些渦旋能從大海深處向大陸架斜坡輸送營養。它們還帶動全世界海洋的流動,把熱帶地區的海洋熱量輸送到極地地區,或者形成洋流和潮汐以幫助平衡氣候系統。比如,西太平洋暖池就是通過印度尼西亞貫通流(Indonesian Through Flow)將熱量從太平洋傳輸到印度洋,進而到北大西洋。“互相連接的渦旋系統和澳大利亞東部水流形成了一種機制,使得大西洋地下水和南極中部水在海洋盆地間流動。”研究人員相信,這一“深海通道”發現的同時,一個世界氣候變化的機房也暴露在了我們面前。 影響氣候的多重效應 事實上,海洋對氣候變化的影響還不僅僅於此。海洋上表層3米的海水所含的熱量就相當於整個大氣層所含熱量的總和。海洋環流將在低緯度區從太陽吸收的熱量向極地方向輸送,調節地球表面的氣候。海洋還是地球上最大的碳庫,囊括了地球碳總儲量的93%,是大氣的50倍,陸地生態系統的20倍。現在,全球大洋每年從大氣吸收二氧化碳約20億噸,佔全球每年二氧化碳排放量的1/3左右。 有科學研究人員甚至發現引潮力很大時,深海涼水會上升至海洋表面,並逐漸吸收二氧化碳,由此調節全球氣溫。所以,引潮力也被稱為地球的恆溫器。 海洋中和海洋邊緣的 地震也是調節氣候的恆溫器之一。強烈的地震波造成洋底大面積震動,並往往引起巨大的地震 海嘯。而這兩種原因都可使海洋深部的冷水遷到海面,使水面降溫。海水降溫可吸收較多的二氧化碳,從而使地球氣溫降低。類似,赤道兩側有8.5級海震時地球上氣溫會降低,缺乏這種大海震時地球上氣溫升高。


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