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專訪|俞永強:氣候變暖帶來的海洋熱浪、酸化、缺氧都會影響海洋生態系

2024-08-27科學
隨著人類活動加劇,人為溫室瓦斯排放增加,近幾十年來,海水溫度持續攀升。今年6月,全球多個國際權威氣候監測機構釋出的數據顯示,全球平均海面溫度不斷創下同期新紀錄。
英國【新科學家】網站近日報道,越來越多證據表明,極端溫度正對海洋及其生態系造成嚴重破壞,將海洋推到了災難邊緣。
「如果大氣二氧化碳濃度不斷增加,溶解在海洋裏的二氧化碳濃度增加造成海洋酸化,對珊瑚、貝類的影響可能是‘滅頂之災’。」中國科學院大氣物理研究所大氣科學和地球流體力學數值模擬國家重點實驗室(LASG)研究員俞永強說,在氣候變暖為主要特征的氣候變遷背景下,海洋熱浪、海洋酸化、海水缺氧是影響海洋生態系的主要因素。
中科院大氣所研究員俞永強
俞永強在中科院大氣所畢業後留在中科院LASG,主要研究方向就是發展地球系統數值模式並透過數值模擬的方法研究氣候變遷的機理和預估人類活動對氣候變遷的影響,以及研究在不同排放情境下的未來的氣候變遷趨勢。他是IPCC第六次評估報告(AR6)第一工作群組主要作者,與全球頂級的科學家一起完成了IPCC AR6第一工作群組報告的撰寫。
氣候變暖背景下的海平面變化是歷次IPCC氣候變遷評估報告的關註焦點之一,AR6報告第九章綜合評估了與海平面相關的最新監測和數值模擬結果,指出目前的海平面上升速率處於加速狀態(3.7 mm/a),並會在未來持續上升,且很可能呈現不可逆的趨勢。
其中低排放情景(SSP1-1.9)和高排放情景(SSP5-8.5)下,到2050年,預估全球平均海平面(GMSL)分別上升0.15m-0.23m和0.20m-0.30m;到2100年,預估GMSL分別上升0.28m-0.55m和0.63m-1.02 m。
氣候變遷對海洋環流會產生怎樣的影響?海溫升高對海洋生態系會帶來哪些影響?海平面上升對我們意味著什麽?針對這些問題,俞永強接受了澎湃新聞(www.thepaper.cn)專訪。
以下為對話全文:
海洋熱浪、酸化、缺氧都會影響海洋生態系
澎湃新聞:科學上主要是從哪些方面研究氣候變遷的?
俞永強: 針對氣候變遷的研究主要有三個方面,包括檢測、歸因和預估。所謂檢測就是根據歷史資料,看看工業革命以來甚至在地質歷史上已經發生哪些氣候變遷,比如氣溫、降雨、海平面和海冰等怎麽變,不同區域之間有什麽變化,這只要有器測資料或者古氣候代用資料就可以做了,這就是氣候變遷的檢測,主要關註長時間持續的氣候變遷趨勢。
歸因研究是指分析到底哪些因素導致了氣候變遷,比如太陽活動、火山爆發等自然因素也可能帶來氣候變遷,這是自然因素導致的氣候變遷。我們現在談到的氣候變遷是指人類活動排放溫室瓦斯或者氣溶膠等導致的氣候變遷,這要跟自然因素導致的氣候變遷有所區分,我們要研究哪些人類活動導致了氣候變遷,分析這些因素後,去研究如何控制。
還有一項研究是對未來的預估。考慮在不同溫室瓦斯排放情境下,未來的氣溫、降雨、海平面等會發生怎樣的變化。
當前氣候變遷研究的主要目的之一為國際氣候變遷決策制定服務,因為氣候變遷不僅是科學問題,同時是一個社會經濟問題和國際政治問題。聯合國政府間氣候變遷專門委員會(IPCC) 是開展全球氣候變遷科學評估的政府間組織,IPCC組織全世界相關研究方向的一流學者對全球範圍內有關氣候變遷及其影響以及減緩和適應氣候變遷措施的科學、技術、社會、經濟方面的資訊進行科學評估,並根據需求為聯合國氣候變遷框架公約提供科學技術咨詢。科學家們給出科學依據後,政府決策者來制定政策,決定該怎樣減排。
澎湃新聞:氣候變遷對海洋環流會產生怎樣的影響?
俞永強: 氣候變遷對海洋環流產生的影響是方方面面的,主要體現在三個方面,第一是海水變暖,海洋熱浪事件增加。極端海洋熱浪對海洋生態系影響很大,特別是還會影響到近海的海水養殖產業,中國是海洋養殖大國,水產養殖對GDP和糧食安全的貢獻也很大,但由於全球暖化所導致的海水熱浪、超強台風等極端天氣每年都會對海水養殖造成損失。
第二是大氣的二氧化碳濃度在增加,目前研究認為人為排放的二氧化碳大約一半留在大氣裏,還有一半左右被海洋吸收,吸收了之後,變成碳酸根或者碳酸氫根的形式存在,使海洋酸化。海洋酸化對珊瑚、貝類的影響有可能是「滅頂之災」。而海洋又是一個復雜的生態系,如果珊瑚礁受到影響,圍繞著珊瑚礁一系列的生態系就會受到重大的影響。因此,海洋酸化影響的不僅是某種海洋生物,而是整個海洋生態系。
第三方面的影響是海洋的缺氧,海洋動物都是透過鰓來吸收水中的溶解的氧氣,現在觀測到,隨著全球暖化,海水的含氧量也在下降,這也會對海洋生態也會有重大的影響。
全球暖化帶來極端海平面上升
澎湃新聞:海洋溫度升高,如何影響到陸地上的降雨?
俞永強: 從物理上來講,所有的大氣環流運動的能量供應主要是來自於下墊面的加熱,海洋對大氣的加熱要遠比陸地有效,因為海洋的面積比陸地要大,而且大氣中的水汽絕大部份來自海洋蒸發,透過大氣環流運輸到陸地上才能變成降雨。因此,海水溫度越高越容易蒸發,蒸發量就越大,簡單的說就是海溫升高會給整個地球系統提供更多的水汽來源以及能量來源,同樣的天氣系統就會帶來更多的降雨。
比如台風,台風的生成條件必須發生在海水溫度超過27.5攝氏度甚至28攝氏度以上的海面上,在全球暖化的背景下,暖的海水的範圍和強度越來越大,越來越有利於台風的生成,從水熱條件來講,特別是有利於強台風的生成。
海水變暖還有一個後果是海水會產生熱膨脹,會帶來海平面上升。當前全球海平面正在快速上升,研究發現,海平面上升一半原因來自於海水的熱膨脹,一半原因來自於氣候變暖導致的冰川融化,比如說格陵蘭冰川,南極冰川原來水都是以固態的形式儲存在陸地上,氣候變暖之後就變成液態流到海洋裏邊,這樣也會使海水體積增加。
我們當前面臨一個嚴峻的挑戰就是在全球暖化背景下,海平面會不斷的上升,並且由於台風也越來越強,可能造成極端的海平面也會在上升。
澎湃新聞:什麽叫極端的海平面上升?
俞永強: 海平面有一個平均海平面,也會在潮汐作用下發生變化,在天文大潮的時候,海平面是要比低潮的時候要更高,有的地方大潮可能幾米甚至十幾米,再疊加台風風暴潮的作用,海平面又會更高。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時要考慮最極端的情形下海平面會達到多高,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、防波堤等基礎設施設計標準也要提高,以便減緩氣候變遷帶來的風險。
對海洋生態系的科學研究仍需加強
澎湃新聞:對海洋生態系的研究現在處於一個怎樣的水平?
俞永強: 從科學上角度講,我們對海洋生態系的認知相對來說還比較薄弱,我們對海洋的物理過程的認知,相對於海洋生物化學過程的認知要素稍微要豐富一些,因為生態系相對來說更復雜,目前已有的觀測數據也相對來說比較少。
比如海溫的觀測數據,我們有超過150年的歷史數據,但海洋生態的數據只有最近幾十年的數據,因為科學研究首先要有數據,數據不足,研究的可靠性、品質肯定也會受到限制。
海洋生態系本身要比物理過程復雜得多,而海洋生態系的數據又相對比較少,所以現在海洋生態方面研究進展,雖然這兩年確實投入很多,但現在的研究還是遠遠不夠的。
因此要更加關註海洋生態研究,其中有幾個方面,一個是氣候變遷對近海生態系的影響,特別是對於滸苔、赤潮等海洋生態災害的影響,因為世界上大多數發達城市都在濱海;還有在全球尺度上,海洋生態系對二氧化碳的吸收是怎樣的,我們現在一直說全球排放的二氧化碳有一半被海洋吸收了,但是從物理上來講,如果海水越來越暖,海洋生態系破壞了,它對二氧化碳的吸收能力很有可能會減弱,這樣的話意味著更多的二氧化碳有可能留在大氣裏面,反過來又會加劇全球暖化。所以生態系的研究是非常復雜的,目前已有的一些生態系數值模式裏面還存在不少不確定的因素,需要我們去更進一步和更深入的研究。
澎湃新聞:您參與了哪些氣候變遷與海洋相關的國際合作?
俞永強: IPCC報告撰寫是一方面,國際上有很多海洋的大型的合作計劃,包括各種海洋觀測計劃,有的是我們參與別的國家主持的,有的是我們自己在發起的,比如說最近是廈門大學焦念誌院士發起「海洋負排放國際大科學計劃」目前已匯聚全球33個國家70多所科研院校數百名專家學者,也是希望更好地了解海洋生態系對碳迴圈的影響,並且希望研究是不是在生態系中我們去做一些事情,能透過生態系,海洋的生態系中更多的吸收二氧化碳,然後使得減緩氣候變遷。
提升海洋氣候韌性必須要減排
澎湃新聞:你覺得還有哪方面是需要提升去提高海洋氣候韌性?
俞永強: 目前的研究發現,溫室瓦斯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,世界各國必須減少碳排放才有可能實作【巴黎協定】指定的升溫控制在1.5攝氏度的目標。所以說這是最首要的問題,還是減小溫室瓦斯的排放。
各國政府制定了目標,中國也做了很多工作,但這件事一定是世界各國政府協調一起來做的,才能實作【巴黎協定】目標。
對普通公眾而言,我們要從小事著手,從日常生活中去節能,比如空調盡可能不要開得太冷,公共交通出行等等。國外也有一些極端的案例,有的科學家放棄坐飛機而是坐十幾個小時的火車出行,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。
澎湃新聞記者 刁凡超
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