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海洋增暖知多少:多数据间的一致性与差异

Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences

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IMAGE: This is the ocean warming rate (Ocean Heat Content 0-2000m trend) from 1960 to 2016 in unit of W/m2, calculated by IAP Gridded Data. view more 

Credit: CHENG Lijing

海洋热含量变化是衡量气候变化的重要指标,近些年得到了越来越多的关注。特别是关于近年来的全球增暖减缓(Slowdown或者Hiatus)的争议中,许多研究指出表层以下海洋热含量增加是其中的重要机制。然而,不同的研究基于不同的数据得到了完全不一致的结果:比如有研究表明近些年海洋热量主要储存在大西洋,有研究指出主要是印太海盆增暖等等。这显示了海洋热含量的估计存在较大的不确定度。那么,基于目前主流的海洋次表层数据,到底能够得到哪些一致的结果?而又有哪些结果不可靠呢?

  6月,Climate Dynamics在线发表了博士研究生王公杰、大气物理研究所李崇银院士和成里京博士、美国St. Thoms大学John Abraham合作展开的一项研究(Wang et al. 2017)。该研究分析了三套海洋次表层温度资料(日本Ishii、英国气象厅EN4、大气所IAP)自1970年以来海盆尺度上海洋热含量的变化特征,系统性对比了三套资料对海洋长期热含量变化、年代际尺度信号的准确性。

  研究发现,尽管不同资料间存在差异,但在多年代际尺度上全球海洋在持续增暖,并海洋在1998年之后加速增暖。通过对比增暖减缓时期(1998-2012年)及前一阶段增暖时期(1983-1998年)不同海盆海洋热含量的相对变化,发现海盆间存在明显的热量重新分配。自1998年以来,各个海盆对全球海洋热吸收的贡献相当,并未表现出某个海盆的主导地位——大西洋和南大洋的增暖主要集中在100米以深,而太平洋和印度洋的增暖主要集中在100-300米深度。前人关于各个海盆对增暖减缓相对重要性的争论,一方面与热含量计算深度的选择有关,另一方面则源于不同资料间的差异。

  为什么不同数据之间差异较大呢?本文分析表明:日本Ishii数据低估了上世纪南半球的变暖速率。EN4数据存在类似问题,比如:其过去30年表层温度变化速率比ERSST数据以及其余数据低了约90%(而Ishii和IAP在表层与ERSST相近)。这些结果再次证实了基于Ishii和EN4的格点数据构建方法以及得到的数据会低估过去海洋变暖速率 (Durack et al. 2014; Cheng et al. 2017)。

  对过去的理解是为了更好地服务未来,那么如何更好地观测海洋,更准确的检测海洋变化呢?本文指出:在维持目前的海洋Argo观测系统的同时,不仅要向深海扩展,还需要在边界流系统以及南极绕极流等中尺度信号丰富的海域加强观测。

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