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最新研究:全球海洋咸淡差异加剧 水循环加速

2020/9/14 21:47:17 来源:中国网 浏览:

地球系统水循环平均态示意图(图自NASA),红色箭头示意水循环在加速。中科院大气所研究团队 供图

“海水是咸的”虽是众所周知,但全球海洋盐度长期空间如何变化需要科学家持续监测研究。由中国科学家联合瑞士、美国同行最新合作完成的海洋盐度数据结果显示,海洋咸、淡差异加剧,全球水循环加速。

这一气候变化和海洋生态领域重要科研进展的研究论文,近日已在国际专业学术期刊《气候杂志》(Journal of Climate)发表。该研究构建出一套更为准确的、大于60年的长时间序列全球海洋盐度格点数据,进一步证实海洋“咸变咸、淡变淡”的盐度长期空间变化格局,并首次给出海洋0-2000米深度的平均盐度变化趋势,提出一个新的过去半世纪全球水循环变化估计。

新的盐度数据和国际已有数据的对比示例。新数据(黑色)显示出非常好的时间连续性,消除了大部分数据中存在的虚假“盐度漂移”。中科院大气所研究团队 供图

海洋盐度可估算水循环变化

论文第一作者兼通讯作者、中国科学院大气物理研究所成里京副研究员介绍说,水循环是联系地球各圈层和各种水体的“纽带”,是地球各圈层之间能量转移的重要通道和气候系统的核心过程之一,水循环的变化对人类社会经济生活有关键影响。

海洋盐度是水循环的一个指针,可用来估算水循环的变化。中科院大气所团队采用自主研发的格点化技术,构建出一套新的1960年至今的覆盖全球海洋0-2000米深度的盐度格点数据,并在国际上首次利用2005年之后具有近全球覆盖的数据,对重构的盐度数据准确性进行系统性验证。

全球海洋盐度变化的空间结构:上图为上层2000米盐度的气候平均态;中图为上层2000米盐度的变化线性趋势(1960-2018年);下图为各个海盆纬向平均从0到2000米的盐度变化趋势。中科院大气所研究团队 供图

水循环变化驱动海洋咸淡差异

成里京指出,新数据表明,过去60年,盐度相对较低的太平洋在进一步变淡,淡化最明显的海域为中国临近的西北太平洋以及澳大利亚以东海域;相反,盐度相对较高的大西洋中低纬度区域显著变咸,而大西洋极地区域显著变淡,主要由于冰盖和海冰融化引起的淡水注入海洋导致;在印度洋,盐度表现出南北相反的变化。总体而言,自1960年以来,全球海洋上层2000米“高-低”盐度差异已增大1.6%,而海表盐度差异已增加7.5%。

他认为,海洋“咸变咸、淡变淡”的盐度变化主要由全球水循环“干变干、湿变湿”的变化驱动,根据最新研究利用新的盐度格点数据推算,自1960年以来的全球水循环变化——全球“干变干,湿变湿”水循环格局已经加剧(即全球平均气温每上升1摄氏度,水循环加剧2-4%)。而通过与气候模式模拟结果结合发现,人类活动是造成海洋盐度格局变化加速的主要原因,这反映了人类活动对海洋环境的另一项“改造”。

1960-2017年0-2000米“盐度差指数”的时间序列,背景图为积云和降水(图片: 王习麟)。中科院大气所研究团队 供图

成果估算预警干旱、降水加剧

成里京表示,基于最新研究成果估算,如果本世纪全球气温比工业革命前升高2摄氏度(《巴黎协定》目标的上限),全球水循环将至少加强4-8%,这意味着更为剧烈的蒸发(特别是在已经较为干旱的区域)和更为强烈的降水(特别是在降水已经较多的地区)。

其中,蒸发更为剧烈意味着干旱的地方将变得更为干旱,也容易带来野火,直接威胁农业生产和粮食安全,影响人民生命和财产安全;更为剧烈的降水则更容易造成更大的暴雨、洪涝等气象灾害。同时,台风天气下降水强度将加大,未来沿海、小岛和低洼地区将会面临更严峻的防护压力。

成里京透露,科学家合作完成并发布的最新盐度数据(IAP-Salinity)除应用于全球水循环研究外,盐度变化对大洋环流、海洋生物地球化学过程有重要影响,包括:极地盐度变化会改变海水密度,对大西洋经圈翻转环流有关键调制作用,进而影响全球天气和气候;盐度变化会改变局地海水密度,影响海洋的层结稳定性,进而调节海洋垂向能量、物质、碳交换强度,影响海洋生态系统和渔业资源。

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