我们听说气温上升会导致海平面上升,但许多人可能没有意识到气候系统中大部分能量的增加发生在海洋中。
现在,新南威尔士大学悉尼分校和 CSIRO 研究人员的一项研究表明,一个相对较新的海洋温度测量程序——Argo 剖面浮标系统——可以帮助我们了解 21 世纪我们应该最关注哪种气候模型。
来自新南威尔士大学生物、地球和环境科学学院气候变化研究中心的约翰·丘奇教授说,今天发表在《自然气候变化》上的这项研究是尝试使用模型将未来海洋温度上升的预测范围缩小到 21 世纪末与 Argo 在 2005 年至 2019 年的发现最一致的模拟。
“预测到 2100 年海洋对热量的吸收非常高的模型在 Argo 测量期间也具有不切实际的高海洋吸收,”丘奇教授说。
“同样,未来还有一些吸热率较低的模型也与 Argo 数据不符。所以我们有效地使用了 Argo 观测结果来说明,‘这些模型中哪些最符合观测结果,从而限制了对未来?'”
Argo 浮标以希腊神话英雄杰森为寻找金羊毛而航行的船命名,装有高科技设备,可测量深达 2000 米的海洋温度。
每个 Argo 浮标将测量结果发送到卫星,然后卫星将结果发送到世界各地的分析中心。全球有超过 3500 辆花车,其中大部分由美国管理(超过 2000 辆),而澳大利亚的花车数量次之,为 317 辆。
Church 教授说 Argo 浮标在温度测量方面提供了一个新的精度水平。不仅高科技仪器比过去更可靠,而且地球海洋的覆盖范围也更加彻底。
“以前我们依靠研究船进行非常高精度的测量,但仅限于非常有限的区域。或者我们会让商船将消耗性仪器放入水中,以提供更好的覆盖范围,但仪器精度要低得多。
“使用这些方法,南大洋的缺口要大得多,因为这些水域的交通量较少。”
无处不在的 Argo 浮标提供了前所未有的海洋温度实时监测,这将有助于海洋学家和气候科学家根据更高的数据分辨率和准确性来限制他们的气候预测。
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该团队对 Argo 数据的分析得出的结论之一是,陆地和空气温度只能说明地球整体吸热情况的一部分。丘奇教授说,21 世纪初温度的明显稳定性与 Argo 记录的同期海水温度不一致。
“超过 90% 的被温室气体捕获的能量储存在海洋中,只有大约 1% 储存在变暖的大气中,”他说。
“在本世纪的第一个十年,平均地表温度并没有增加那么多。它为气候怀疑论者创造了很大的空间,让他们可以说'什么气候变化?'。但在此期间,海洋继续吸收热量 - - 这就是海洋中 90% 的能量与大气中 1% 的能量在整个气候系统中变得至关重要的地方。
“在此期间,气候系统的总热量仍在增加。”
气候预测
事实证明,耦合模型比对项目最近的一组模型中的某些模型对上升的空气和海洋温度的预测正在升温太快。
CMIP5 中的模型于 2010 年至 2014 年完成,与最近才完成的 CMIP6 相比,更符合 Argo 观测。
“我们使用的 28 个 CMIP6 模型中的一些模型对温室气体的预测更为敏感,”丘奇教授说。
“对本世纪末气候变化的预测都考虑了温室气体排放的影响,而温室气体排放已经是我们在 20 世纪和 21 世纪初看到的大部分气温升高的原因。
“即使我们采取有力措施限制排放量的上限为2巴黎协定目标的ØC全局表面变暖,海洋温度仍预计,2081年至2100年上升八时五十五次观测到的变暖,有8〜仅由于海水变暖,海平面就上升了 14 厘米。”
如果没有齐心协力控制排放,海洋变暖幅度将是 Argo 在 2005-2019 年观测到的变暖的 11 到 15 倍,仅由于海水变暖,海平面预计将上升 17 到 26 厘米,并且进一步由于冰川和冰盖向海洋中添加水而上升。
丘奇教授说,Argo 的数据为科学家们提供了更多可靠的数据,可以用来预测变暖。事实上,使用 Argo 数据的受限预测的可能范围比 IPCC 的第六次评估报告窄 17%。
“虽然更长的 Argo 观测期将使我们能够进一步收紧预测的海洋变暖和海平面上升的范围,但 Argo 观测和气候模型预测已经强调了迫切需要非常显着地减少我们的温室气体排放的必要性,如果我们要避免海洋变暖和海平面上升的危险影响。”