2023 年夏天，中國多個城市經歷了高達 40℃ 的高溫，地球仿佛燒成了「火球」。中國國家氣候中心表示，2023 年極可能成為有記錄以來最熱的一年。
毫無疑問，全球氣候變暖的發展形勢已經十分嚴峻。那麽，你是否知道其實「海洋變暖」也是氣候變遷的核心？
如果你對此有所關註，或許會在網上看到過來自中國科學院大氣物理研究所（以下簡稱「大氣所」）成裏京研究員的科普內容。前不久，他還入選了 2023 達摩院青橙獎名單。
圖丨成裏京（來源：資料圖）
或文章、或節目、或視訊，他總在透過各種形式，耐心地為「大朋友」或「小朋友」科普與海洋和氣候相關的內容。
比如，海洋與氣候之間有何關系？為什麽海洋熱得快？以及如何給海洋「測體溫」？
科普視訊裏的他，常常身著一套黑色西服向觀眾分享上述知識。此時，觀眾幾乎不會想到他原本是一個比較內向，又極易害羞的人。
形成如此反差的背後，有一個重要的緣由：他羨慕身邊那些天生的「社交達人」，因此想借助科普、演講等方式，鍛煉自己在這方面的能力。
其實，他在業余科普時講到的內容，也是他十多年來專註的主要科學問題。在大氣所，他的研究物件是海洋和氣候變遷。但其與海洋的緣分，卻並非源自本科所學的專業。
2005 年，成裏京考入中國礦業大學（北京）學習數學專業。本科期間，他一直被一個問題所困擾，那就是搞數學到底有什麽用。
直到快要畢業之際，他才誤打誤撞地接觸到大氣海洋方面的課題，並在大氣所朱江研究員的指導下，用所學的數學知識，解決與海洋溫度數據相關的實際問題。
如他所說，他很享受解決問題的過程。於是，2009 年 9 月，本科畢業的他沒有選擇繼續學習數學，而是來到大氣所讀博。2014 年，他獲得博士學位。此後至今，他一直留在大氣所從事科研工作。
目前，他主要從事海洋觀測數據處理和重建、海洋熱含量變化、地球系統能量和水迴圈等方面的研究，並取得了一些具有代表性的研究成果。比如，利用數學方法訂正海洋裏一段「虛假暖期」的觀測數據；建立格點觀測數據集等。
給海洋「測體溫」
由於氣候變遷，太陽放射線進入地球系統的總能量與地球系統向外釋放回宇宙空間的那部份能量之間有一個微小的差值，地球能量等式正處於失衡的狀態，這些熱量應該與加熱海洋、陸地、大氣與融化冰雪的能量總和相等。
不過，十余年前，科學家們透過衛星、器測資料等觀測數據發現，所觀測到的地球系統獲得的總能量，要比各圈層的能量總和多得多。
那麽，消失的能量都去哪了？由於全球氣候變遷的本質是溫室瓦斯增多，而溫室瓦斯擁有固定能量的能力，因此科研人員猜測，正是這部份能量，讓地球系統的能量變得越來越多。
又因為海洋的比熱容和密度都比較大，能夠吸收全球暖化帶來的 90% 以上的能量，所以許多學者認為，地球系統多余的能量大多進入了海洋。
為了找到充分的證據證明上述猜測，科學家們需要對海洋觀測數據進行處理和重建，才能算出海洋究竟變暖了多少，從而實作整個地球能量收支的平衡。給海洋「測體溫」，是對這一過程的形象描述。
在處理海洋觀測數據之前，必得先經過采集數據的階段。目前，包括衛星監測、海洋觀測以及模型模擬等在內的手段，都可以用來計算地球系統能量。
其中，對於海洋觀測法來說，有許多能夠測量海洋溫度的儀器。投棄式溫度深度計（XBT，expendable bathythermograph），是最常用到的一種儀器。將其扔到水中做自由下落運動，一分鐘左右便能測出幾百米深的海水溫度。
不過，用該方法獲得的數據，可能會產生系統性的偏差，原因主要在於深度偏差、溫度偏差和儀器型別等方面。
首先，用 XBT 采集到的數據並不是測出來的，而是借助深度方程式計算的，如果方程式出現問題，計算出的數據就會存在偏差。
其次，XBT 在水中下落時可能會經過冷的海水和暖的海水，不同溫度的海水會影響其下落速度，進而導致偏差。
同時，相較於大型的海洋觀測儀器，XBT 的體積較小，精確度也就不如前者。
另外，XBT 有多種儀器型別，不同的儀器設計略有差別，也會導致偏差的出現。
因此，科研人員在拿到數據之後，要先對其進行分析和評估，即進行數據的品質控制，剔除品質不佳的數據，並訂正數據中存在的系統性偏差。
在此基礎上，才能把零散分布的海洋觀測數據進行時空重建，用有限的數據反演海洋的整體變化狀況。
建立格點觀測數據集，為研究海洋氣候提供基礎支撐
正是基於上述流程和一些數學工具，成裏京解決了一項困擾學界多年的問題，訂正了二十世紀七八十年代的一段「虛假暖期」的觀測數據。
「在計算海洋變暖的歷程時，很多研究人員都發現，海洋在二十世紀七八十年代出現了一個系統性的暖期，隨後很快就降下來，而到九十年代時重新又升了上去，但卻不知道其中的原因。」成裏京表示。
他經過仔細研究發現，原來是數據處理方式出現問題，導致數據存在偏差，才產生這一現象。在將問題一一解決之後，他得出了最終的結論，海洋變暖一直處於上升的過程，在九十年代後呈現出加速趨勢。
與此同時，他還采用海水鹽度的數據，反算出大尺度大氣的水分迴圈變化，發現過去半世紀大氣降雨減去蒸發的強度增加了約 2%-4%。
「海水鹽分的變化能夠反映出降雨和蒸發的變化。因為降雨是淡水，降雨多了以後，海水會變淡；而海水蒸發得到的也是淡水，相當於把海洋中的淡水提取到大氣中，海洋就會變得更鹹。」成裏京解釋道。
此外，他和團隊還建立了格點觀測數據集（IAP 海洋數據集），覆蓋全球海洋溫度、鹽度、層結等海洋最主要的物理變量。
據了解，該數據集的原始數據取自全球海洋資料庫提供的全球共享數據，並在此基礎上進行了偏差訂正和空間插值。
目前，該數據集依舊能夠準確地再現 1960 年以來的氣候變遷趨勢，能為海洋氣候、社會經濟、氣候政策等眾多研究領域提供基礎性支撐，幫助這些領域的科研人員解決他們研究的科學問題。
憑借這一系列的成績，成裏京獲得美國氣象學會 2023 年「The Nicholas P. Fofonoff Award」，並入選了 2023 達摩院青橙獎名單。
極端氣候變遷也和海洋有關嗎？
讀到這裏，我們已經知道全球暖化與海洋之間有著非常緊密的關系。那麽，極端氣候變遷也和海洋有關嗎？
據世界氣象組織釋出的【2023 全球氣候狀況報告】，2023 年成為有記錄以來人類歷史上最熱的一年，平均氣溫與工業化之前相比，有約 1.4 攝氏度的升高。
「這主要是由於全球氣候變暖的整體趨勢疊加年與年之間的波動造成的。」成裏京表示。
從短期來看，今年中東太平洋區域海溫增暖，即強大的聖嬰現象，導致全球大氣海洋偏暖引發的；從長期來看，則是全球性的氣候變遷影響。
據了解，極端氣候變遷也是成裏京感興趣並正在關註的研究方向，比如台風、熱浪等。
就台風而言，雖然它生長在熱帶溫暖的洋面上，但海洋才是它的能量來源，會提供很多能量來維持它的發生和發展。如果海洋變得越來越暖，台風的強度和降雨就會不斷增加，進一步引發極端事件。
而當海水的溫度較高時，也可能產生海洋熱浪，並給海洋的生物多樣性、養殖業等帶來災難性影響。
「比如被譽為海洋中的‘熱帶雨林’的珊瑚礁，在被動地承受高溫之後，肯定會危害其所支撐的豐富的生態系。」成裏京說。
顯而易見，不管是應對全球暖化，還是極端氣候變遷，都需要全世界的共同努力。
2016 年，由全球 178 個國家共同簽署的【巴黎協定】正式實施，要求控制地球平均氣溫的上升振幅，不能超出前工業化時期 2 攝氏度。為更好地響應這一協定，中國也於 2020 年明確提出「碳達峰」和「碳中和」的目標。
而剛結束不久的於阿聯杜拜舉辦的第 28 屆聯合國氣候變遷大會，也旨在促進全世界增強合作，踐行節能減排，進一步落實【巴黎協定】的目標。
對此，成裏京也表達了自己的看法。「即便達到該協定，地表溫度也會有 2 攝氏度的上升，這仍然是一個比較高的水平。同時，海洋溫度也依然會繼續增加。
在這種情況下，我們在減緩氣候變遷的同時，必須要學會適應氣候變遷，積極應對如海面上升導致的海岸侵蝕、極端事件頻發等情況的發生。」
而他本人，也將在自己的研究領域繼續不懈前進，用所得的科學知識和成果，為人類有效適應和減緩氣候變遷做出自己的貢獻。
營運/排版：何晨龍
