隨著人類活動(dòng)加劇,人為溫室氣體排放增加,近幾十年來(lái),海水溫度持續(xù)攀升。今年6月,全球多個(gè)國(guó)際權(quán)威氣候監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,全球平均海面溫度不斷創(chuàng)下同期新紀(jì)錄。
英國(guó)《新科學(xué)家》網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道,越來(lái)越多證據(jù)表明,極端溫度正對(duì)海洋及其生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重破壞,將海洋推到了災(zāi)難邊緣。
“如果大氣二氧化碳濃度不斷增加,溶解在海洋里的二氧化碳濃度增加造成海洋酸化,對(duì)珊瑚、貝類的影響可能是‘滅頂之災(zāi)’?!敝袊?guó)科學(xué)院大氣物理研究所大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)數(shù)值模擬國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(LASG)研究員俞永強(qiáng)說(shuō),在氣候變暖為主要特征的氣候變化背景下,海洋熱浪、海洋酸化、海水缺氧是影響海洋生態(tài)系統(tǒng)的主要因素。
中科院大氣所研究員俞永強(qiáng)
俞永強(qiáng)在中科院大氣所畢業(yè)后留在中科院LASG,主要研究方向就是發(fā)展地球系統(tǒng)數(shù)值模式并通過(guò)數(shù)值模擬的方法研究氣候變化的機(jī)理和預(yù)估人類活動(dòng)對(duì)氣候變化的影響,以及研究在不同排放情境下的未來(lái)的氣候變化趨勢(shì)。他是IPCC第六次評(píng)估報(bào)告(AR6)第一工作組主要作者,與全球頂級(jí)的科學(xué)家一起完成了IPCC AR6第一工作組報(bào)告的撰寫。
氣候變暖背景下的海平面變化是歷次IPCC氣候變化評(píng)估報(bào)告的關(guān)注焦點(diǎn)之一,AR6報(bào)告第九章綜合評(píng)估了與海平面相關(guān)的最新監(jiān)測(cè)和數(shù)值模擬結(jié)果,指出目前的海平面上升速率處于加速狀態(tài)(3.7 mm/a),并會(huì)在未來(lái)持續(xù)上升,且很可能呈現(xiàn)不可逆的趨勢(shì)。
其中低排放情景(SSP1-1.9)和高排放情景(SSP5-8.5)下,到2050年,預(yù)估全球平均海平面(GMSL)分別上升0.15m-0.23m和0.20m-0.30m;到2100年,預(yù)估GMSL分別上升0.28m-0.55m和0.63m-1.02 m。
氣候變化對(duì)海洋環(huán)流會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響?海溫升高對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)會(huì)帶來(lái)哪些影響?海平面上升對(duì)我們意味著什么?針對(duì)這些問(wèn)題,俞永強(qiáng)接受了澎湃新聞(www.thepaper.cn)專訪。
以下為對(duì)話全文:
海洋熱浪、酸化、缺氧都會(huì)影響海洋生態(tài)系統(tǒng)
澎湃新聞:科學(xué)上主要是從哪些方面研究氣候變化的?
俞永強(qiáng):針對(duì)氣候變化的研究主要有三個(gè)方面,包括檢測(cè)、歸因和預(yù)估。所謂檢測(cè)就是根據(jù)歷史資料,看看工業(yè)革命以來(lái)甚至在地質(zhì)歷史上已經(jīng)發(fā)生哪些氣候變化,比如氣溫、降水、海平面和海冰等怎么變,不同區(qū)域之間有什么變化,這只要有器測(cè)資料或者古氣候代用資料就可以做了,這就是氣候變化的檢測(cè),主要關(guān)注長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的氣候變化趨勢(shì)。
歸因研究是指分析到底哪些因素導(dǎo)致了氣候變化,比如太陽(yáng)活動(dòng)、火山爆發(fā)等自然因素也可能帶來(lái)氣候變化,這是自然因素導(dǎo)致的氣候變化。我們現(xiàn)在談到的氣候變化是指人類活動(dòng)排放溫室氣體或者氣溶膠等導(dǎo)致的氣候變化,這要跟自然因素導(dǎo)致的氣候變化有所區(qū)分,我們要研究哪些人類活動(dòng)導(dǎo)致了氣候變化,分析這些因素后,去研究如何控制。
還有一項(xiàng)研究是對(duì)未來(lái)的預(yù)估??紤]在不同溫室氣體排放情境下,未來(lái)的氣溫、降水、海平面等會(huì)發(fā)生怎樣的變化。
當(dāng)前氣候變化研究的主要目的之一為國(guó)際氣候變化決策制定服務(wù),因?yàn)闅夂蜃兓粌H是科學(xué)問(wèn)題,同時(shí)是一個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題和國(guó)際政治問(wèn)題。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC) 是開(kāi)展全球氣候變化科學(xué)評(píng)估的政府間組織,IPCC組織全世界相關(guān)研究方向的一流學(xué)者對(duì)全球范圍內(nèi)有關(guān)氣候變化及其影響以及減緩和適應(yīng)氣候變化措施的科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)方面的信息進(jìn)行科學(xué)評(píng)估,并根據(jù)需求為聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約提供科學(xué)技術(shù)咨詢??茖W(xué)家們給出科學(xué)依據(jù)后,政府決策者來(lái)制定政策,決定該怎樣減排。
澎湃新聞:氣候變化對(duì)海洋環(huán)流會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響?
俞永強(qiáng):氣候變化對(duì)海洋環(huán)流產(chǎn)生的影響是方方面面的,主要體現(xiàn)在三個(gè)方面,第一是海水變暖,海洋熱浪事件增加。極端海洋熱浪對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)影響很大,特別是還會(huì)影響到近海的海水養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè),我國(guó)是海洋養(yǎng)殖大國(guó),水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)GDP和糧食安全的貢獻(xiàn)也很大,但由于全球變暖所導(dǎo)致的海水熱浪、超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)等極端天氣每年都會(huì)對(duì)海水養(yǎng)殖造成損失。
第二是大氣的二氧化碳濃度在增加,目前研究認(rèn)為人為排放的二氧化碳大約一半留在大氣里,還有一半左右被海洋吸收,吸收了之后,變成碳酸根或者碳酸氫根的形式存在,使海洋酸化。海洋酸化對(duì)珊瑚、貝類的影響有可能是“滅頂之災(zāi)”。而海洋又是一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng),如果珊瑚礁受到影響,圍繞著珊瑚礁一系列的生態(tài)系統(tǒng)就會(huì)受到重大的影響。因此,海洋酸化影響的不僅是某種海洋生物,而是整個(gè)海洋生態(tài)系統(tǒng)。
第三方面的影響是海洋的缺氧,海洋動(dòng)物都是通過(guò)鰓來(lái)吸收水中的溶解的氧氣,現(xiàn)在觀測(cè)到,隨著全球變暖,海水的含氧量也在下降,這也會(huì)對(duì)海洋生態(tài)也會(huì)有重大的影響。
全球變暖帶來(lái)極端海平面上升
澎湃新聞:海洋溫度升高,如何影響到陸地上的降水?
俞永強(qiáng):從物理上來(lái)講,所有的大氣環(huán)流運(yùn)動(dòng)的能量供應(yīng)主要是來(lái)自于下墊面的加熱,海洋對(duì)大氣的加熱要遠(yuǎn)比陸地有效,因?yàn)楹Q蟮拿娣e比陸地要大,而且大氣中的水汽絕大部分來(lái)自海洋蒸發(fā),通過(guò)大氣環(huán)流運(yùn)輸?shù)疥懙厣喜拍茏兂山邓?。因此,海水溫度越高越容易蒸發(fā),蒸發(fā)量就越大,簡(jiǎn)單的說(shuō)就是海溫升高會(huì)給整個(gè)地球系統(tǒng)提供更多的水汽來(lái)源以及能量來(lái)源,同樣的天氣系統(tǒng)就會(huì)帶來(lái)更多的降水。
比如臺(tái)風(fēng),臺(tái)風(fēng)的生成條件必須發(fā)生在海水溫度超過(guò)27.5攝氏度甚至28攝氏度以上的海面上,在全球變暖的背景下,暖的海水的范圍和強(qiáng)度越來(lái)越大,越來(lái)越有利于臺(tái)風(fēng)的生成,從水熱條件來(lái)講,特別是有利于強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的生成。
海水變暖還有一個(gè)后果是海水會(huì)產(chǎn)生熱膨脹,會(huì)帶來(lái)海平面上升。當(dāng)前全球海平面正在快速上升,研究發(fā)現(xiàn),海平面上升一半原因來(lái)自于海水的熱膨脹,一半原因來(lái)自于氣候變暖導(dǎo)致的冰川融化,比如說(shuō)格陵蘭冰川,南極冰川原來(lái)水都是以固態(tài)的形式儲(chǔ)存在陸地上,氣候變暖之后就變成液態(tài)流到海洋里邊,這樣也會(huì)使海水體積增加。
我們當(dāng)前面臨一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)就是在全球變暖背景下,海平面會(huì)不斷的上升,并且由于臺(tái)風(fēng)也越來(lái)越強(qiáng),可能造成極端的海平面也會(huì)在上升。
澎湃新聞:什么叫極端的海平面上升?
俞永強(qiáng):海平面有一個(gè)平均海平面,也會(huì)在潮汐作用下發(fā)生變化,在天文大潮的時(shí)候,海平面是要比低潮的時(shí)候要更高,有的地方大潮可能幾米甚至十幾米,再疊加臺(tái)風(fēng)風(fēng)暴潮的作用,海平面又會(huì)更高。在這種特殊情況下的海平面的變化,我們叫極端的海平面變化。
我們的沿海堤防建設(shè)時(shí)要考慮最極端的情形下海平面會(huì)達(dá)到多高,而不是平均海平面有多高。因此隨著氣候變暖,極端海平面升高,這就要求沿海的橋梁、防波堤等基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也要提高,以便減緩氣候變化帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。
對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)研究仍需加強(qiáng)
澎湃新聞:對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的研究現(xiàn)在處于一個(gè)怎樣的水平?
俞永強(qiáng):從科學(xué)上角度講,我們對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)的認(rèn)知相對(duì)來(lái)說(shuō)還比較薄弱,我們對(duì)海洋的物理過(guò)程的認(rèn)知,相對(duì)于海洋生物化學(xué)過(guò)程的認(rèn)知要素稍微要豐富一些,因?yàn)樯鷳B(tài)系統(tǒng)相對(duì)來(lái)說(shuō)更復(fù)雜,目前已有的觀測(cè)數(shù)據(jù)也相對(duì)來(lái)說(shuō)比較少。
比如海溫的觀測(cè)數(shù)據(jù),我們有超過(guò)150年的歷史數(shù)據(jù),但海洋生態(tài)的數(shù)據(jù)只有最近幾十年的數(shù)據(jù),因?yàn)榭茖W(xué)研究首先要有數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)不足,研究的可靠性、質(zhì)量肯定也會(huì)受到限制。
海洋生態(tài)系統(tǒng)本身要比物理過(guò)程復(fù)雜得多,而海洋生態(tài)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)又相對(duì)比較少,所以現(xiàn)在海洋生態(tài)方面研究進(jìn)展,雖然這兩年確實(shí)投入很多,但現(xiàn)在的研究還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
因此要更加關(guān)注海洋生態(tài)研究,其中有幾個(gè)方面,一個(gè)是氣候變化對(duì)近海生態(tài)系統(tǒng)的影響,特別是對(duì)于滸苔、赤潮等海洋生態(tài)災(zāi)害的影響,因?yàn)槭澜缟洗蠖鄶?shù)發(fā)達(dá)城市都在濱海;還有在全球尺度上,海洋生態(tài)系統(tǒng)對(duì)二氧化碳的吸收是怎樣的,我們現(xiàn)在一直說(shuō)全球排放的二氧化碳有一半被海洋吸收了,但是從物理上來(lái)講,如果海水越來(lái)越暖,海洋生態(tài)系統(tǒng)破壞了,它對(duì)二氧化碳的吸收能力很有可能會(huì)減弱,這樣的話意味著更多的二氧化碳有可能留在大氣里面,反過(guò)來(lái)又會(huì)加劇全球變暖。所以生態(tài)系統(tǒng)的研究是非常復(fù)雜的,目前已有的一些生態(tài)系統(tǒng)數(shù)值模式里面還存在不少不確定的因素,需要我們?nèi)ジM(jìn)一步和更深入的研究。
澎湃新聞:您參與了哪些氣候變化與海洋相關(guān)的國(guó)際合作?
俞永強(qiáng):IPCC報(bào)告撰寫是一方面,國(guó)際上有很多海洋的大型的合作計(jì)劃,包括各種海洋觀測(cè)計(jì)劃,有的是我們參與別的國(guó)家主持的,有的是我們自己在發(fā)起的,比如說(shuō)最近是廈門大學(xué)焦念志院士發(fā)起“海洋負(fù)排放國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃”目前已匯聚全球33個(gè)國(guó)家70多所科研院校數(shù)百名專家學(xué)者,也是希望更好地了解海洋生態(tài)系統(tǒng)對(duì)碳循環(huán)的影響,并且希望研究是不是在生態(tài)系統(tǒng)中我們?nèi)プ鲆恍┦虑?,能通過(guò)生態(tài)系統(tǒng),海洋的生態(tài)系統(tǒng)中更多的吸收二氧化碳,然后使得減緩氣候變化。
提升海洋氣候韌性必須要減排
澎湃新聞:你覺(jué)得還有哪方面是需要提升去提高海洋氣候韌性?
俞永強(qiáng):目前的研究發(fā)現(xiàn),溫室氣體排放是全球氣候變暖最主要的影響因素,因此減排是第一位的,世界各國(guó)必須減少碳排放才有可能實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》指定的升溫控制在1.5攝氏度的目標(biāo)。所以說(shuō)這是最首要的問(wèn)題,還是減小溫室氣體的排放。
各國(guó)政府制定了目標(biāo),中國(guó)也做了很多工作,但這件事一定是世界各國(guó)政府協(xié)調(diào)一起來(lái)做的,才能實(shí)現(xiàn)《巴黎協(xié)定》目標(biāo)。
對(duì)普通公眾而言,我們要從小事著手,從日常生活中去節(jié)能,比如空調(diào)盡可能不要開(kāi)得太冷,公共交通出行等等。國(guó)外也有一些極端的案例,有的科學(xué)家放棄坐飛機(jī)而是坐十幾個(gè)小時(shí)的火車出行,身體力行做一些改變。雖然不可能要求所有人都效仿類似的行為,但大家都可以從小事做起,朝著減排低碳的方向行動(dòng)。
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