海洋生死劫

南方周末特約撰稿 祝葉華

在過(guò)去的十年里，海洋溫度在不斷刷新紀(jì)錄，2018年預(yù)計(jì)是迄今為止最熱的一年。更讓人焦慮的是，溫室氣體所捕獲的熱量使海洋溫度上升的速度比之前預(yù)計(jì)的要快得多，而由此帶來(lái)的危害卻受到低估。

南方周末特約撰稿 祝葉華

2018年是自1950年代有記錄以來(lái)海洋變暖最嚴(yán)重的一年?？茖W(xué)家在一項(xiàng)新的研究中稱，2018年世界海洋吸收的熱量相當(dāng)于1.5億顆廣島原子彈釋放的能量。

不斷發(fā)表的科學(xué)研究和報(bào)告對(duì)氣候變化帶來(lái)的危險(xiǎn)一再提出警告，變暖的海洋猶如溫水，在不斷溫煮著海洋生物；而海洋變暖導(dǎo)致的海平面上升，會(huì)助長(zhǎng)更強(qiáng)烈的颶風(fēng)和其他極端天氣的發(fā)生。最近的兩項(xiàng)新的研究結(jié)果更是指出，海洋變暖和海浪能量的增加之間存在直接聯(lián)系。

有容乃大的海水吸納了全球變暖90%以上的熱量，海水溫度上升對(duì)海洋生物、極端天氣以及沿海城市的影響正逐漸顯露出來(lái)。

持續(xù)升溫的海洋

像地球上的陸地一樣，海洋也在發(fā)燒。

2013年國(guó)際政府間氣候變化組織（IPCC）第五次評(píng)估報(bào)告中曾指出，自1998年（超級(jí)厄爾尼諾年）以來(lái)，全球變暖減緩了，這個(gè)現(xiàn)象被稱為“全球變暖中斷”（global warming Hiatus）。此報(bào)告一出，之前曾經(jīng)爭(zhēng)吵不休的全球變暖陰謀論再次被拿出來(lái)大做文章。為了解釋這一顛覆級(jí)的理論，科學(xué)家們嘗試研究和分析這其中的各種原由。

2011年美國(guó)國(guó)家大氣研究中心（National Center for Atmospheric Research）的研究人員利用氣候模式模擬分析了氣候變暖加速和減緩期間海洋的變化，結(jié)果發(fā)表在《自然-氣候變化》（Nature Climate Change）上。文章結(jié)論指出，在地表溫度變暖減緩期間，氣候變化的熱量跑到了海洋中，所以地球其實(shí)沒(méi)有停止變暖，這部分增加的熱量只不過(guò)是隱藏在海洋中。之后越來(lái)越多的科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，全球變暖的絕大部分熱量最終會(huì)聚集在海洋中，海洋儲(chǔ)存了93%的全球變暖能量，因此海洋熱含量的變化即使不是氣候變化的最佳衡量標(biāo)準(zhǔn)，也是最好的之一。

2000年，美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（NOAA）的研究人員在《科學(xué)》（Science）上發(fā)表了第一篇探討全球上層海洋熱含量變化的文章，指出了自20世紀(jì)下半葉以來(lái)，全球海洋表層有逐漸升溫的趨勢(shì)。自此之后，科學(xué)家針對(duì)全球海洋到底變暖了多少一直爭(zhēng)論不休。由于過(guò)去海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)量的不足，國(guó)際上幾個(gè)主要機(jī)構(gòu)作出的海洋變暖估算各不相同。

為了精確測(cè)算海洋溫度的變化，在過(guò)去的13年里，一種名為“Argo”的海洋觀測(cè)系統(tǒng)一直被用來(lái)監(jiān)測(cè)海洋溫度的變化，該系統(tǒng)使用了近4000個(gè)漂浮的海洋機(jī)器人來(lái)收集海洋熱含量變化的數(shù)據(jù)，這些機(jī)器人每隔幾天就會(huì)潛入海平面以下2000米深處，并在浮回水面時(shí)記錄海洋溫度和其他指標(biāo)的數(shù)值。

2019年1月11日，中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所的成里京和加利福尼亞大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員憑借這種觀測(cè)系統(tǒng)，在《科學(xué)》（Science）上發(fā)文稱，過(guò)去十多年里，海洋溫度在不斷刷新紀(jì)錄，2018年預(yù)計(jì)將是迄今為止最熱的一年。科學(xué)家通過(guò)對(duì)最近4次海洋加熱觀測(cè)的分析，得出了更讓人焦慮的結(jié)論，即溫室氣體所捕獲的熱量使海洋溫度上升的速度比之前預(yù)計(jì)的要快。所以，此前有關(guān)全球變暖在過(guò)去15年放緩或“中斷”的說(shuō)法是沒(méi)有根據(jù)的。

為了進(jìn)一步預(yù)測(cè)未來(lái)海洋升溫的變化，科學(xué)家借助計(jì)算機(jī)模型來(lái)假設(shè)人類的社會(huì)活動(dòng)“一切如?！?，在沒(méi)有采取任何措施減少溫室氣體排放的情況下，到21世紀(jì)末，全球海洋上層2000 m的溫度將上升0.78℃，而氣溫上升引起的熱膨脹將使海平面上升30 cm。目前有研究顯示，冰川和冰蓋的融化已經(jīng)導(dǎo)致海平面顯著上升，海洋變暖導(dǎo)致的更強(qiáng)的風(fēng)暴、颶風(fēng)和極端降水也已被監(jiān)測(cè)到。

海洋大熱容的特點(diǎn)是會(huì)造成全球變暖的“延遲反應(yīng)”，這意味著海洋變暖可能會(huì)在未來(lái)更嚴(yán)重。

溫水中的“青蛙”

溫度上升讓海洋環(huán)境變得不和諧，全球變暖對(duì)海洋種群的影響日趨嚴(yán)重。

2016年，世界自然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN) 公布了題為《海洋變暖：原因、規(guī)模、影響和后果》的報(bào)告。來(lái)自全球12個(gè)國(guó)家的80位科學(xué)家警告說(shuō)，海洋升溫會(huì)影響海洋生物的自然棲息地和食物供應(yīng)的變化。過(guò)去50年，海洋浮游生物和一些魚類已經(jīng)開(kāi)始向更寒冷的水域遷徙。海洋生物的遷徙會(huì)擾亂整個(gè)海洋系統(tǒng)，讓本應(yīng)各占一個(gè)山頭的魚類們，在更小的空間中，搶占生存資源。

珊瑚礁是世界上最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一，它們對(duì)維持許多沿海社區(qū)的繁榮也至關(guān)重要。大量的研究結(jié)果表明，海水變暖是珊瑚白化的主要原因之一。正常情況下，珊瑚的顏色絢麗多姿，但這些顏色并非珊瑚本身所有，而是來(lái)自寄居于珊瑚體內(nèi)的藻類。微小的共生藻通過(guò)光合作用為珊瑚提供能量，當(dāng)珊瑚受到溫度、光線或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等環(huán)境變化的壓力時(shí)，共生藻類就會(huì)遭到“驅(qū)逐”，使珊瑚白化。沒(méi)有藻類，珊瑚就失去了主要的食物來(lái)源，往往無(wú)法生存。2018年4月,《自然》（Nature）上發(fā)表的一項(xiàng)生態(tài)學(xué)文章稱，自2016年，海洋極端熱浪出現(xiàn)后，澳大利亞大堡礁的珊瑚經(jīng)歷了滅頂之災(zāi)，有三分之一的珊瑚礁的生態(tài)功能發(fā)生了變化。

另一方面，隨著二氧化碳被釋放到海洋中，海洋的化學(xué)成分發(fā)生了巨大的變化。釋放到海洋中的二氧化碳濃度越高，海洋的酸度就越高。海洋酸性的增加，浮游植物就會(huì)減少，這導(dǎo)致能夠轉(zhuǎn)化溫室氣體的海洋植物減少。海洋酸性的增加也威脅著海洋生物，如珊瑚和貝類，它們可能在本世紀(jì)末因二氧化碳的化學(xué)作用而滅絕。2015年，澳大利亞阿德萊德大學(xué)科學(xué)家通過(guò)分析從熱帶到北極的多個(gè)水域的數(shù)據(jù)，勾勒出了在全球變暖和海洋酸化的影響下，未來(lái)漁業(yè)和海洋生態(tài)系統(tǒng)的前景圖。研究結(jié)果發(fā)表在《國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)》（PNAS）上，報(bào)告中涵蓋了從珊瑚礁、藻類到開(kāi)放海洋多種生態(tài)系統(tǒng)，這是世界首份海洋報(bào)告，它指出海洋酸化和變暖可能造成生物多樣性下降和大量關(guān)鍵物種數(shù)量的減少，甚至海洋食物鏈物種崩潰。

被低估的后果

某些天氣事件，如厄爾尼諾現(xiàn)象，會(huì)影響海浪的大小。但是作為一種全球現(xiàn)象，海洋升溫是否會(huì)對(duì)所有波浪產(chǎn)生影響，到目前為止還沒(méi)有定論。

2019年1月14日，加州大學(xué)圣克魯斯分校研究人員在《自然-通訊》（Nature Communications）上發(fā)表的一項(xiàng)新研究給出了讓每個(gè)人都擔(dān)心海洋升溫的理由：文章直接將海浪的強(qiáng)度與海洋變暖聯(lián)系在一起?！昂Ｑ笊蠈幼兣侨藶樵斐傻娜蜃兣慕Y(jié)果，它正在改變?nèi)虿ɡ藲夂?，使波浪變得更?qiáng)?！闭撐闹袑懙?。更強(qiáng)的海浪可能意味著在那些已經(jīng)受到氣候變化最直接影響的地區(qū)，海岸侵蝕速度會(huì)加快，洪水也會(huì)增多。

氣候變化正在推動(dòng)全球氣溫上升，大部分熱量失衡正在進(jìn)入海洋。在那里，它成為形成波浪氣候的風(fēng)和水的大循環(huán)的一部分。因此，觀察波浪氣候可以告訴研究人員氣候變化以及它將如何影響我們的星球。許多長(zhǎng)期趨勢(shì)和預(yù)測(cè)都帶有氣候變化的特征，包括海平面上升、全球氣溫上升和海冰減少。迄今為止，對(duì)全球海洋氣候的分析已經(jīng)確定，在兩個(gè)半球高緯度的海洋局部地區(qū)，風(fēng)速和浪高有所增加。在極端情況下，如冬季波浪，這種增加程度比在平均情況下更大。此次，一個(gè)全球變化的信號(hào)以及局部波高增加與全球變暖之間的相關(guān)性被探測(cè)到?！蹲匀?通訊》（Nature Communications）上發(fā)表的論文中強(qiáng)調(diào)，海浪強(qiáng)度和海洋變暖之間存在直接聯(lián)系，由于氣候變化，世界各地的海洋逐漸變熱，海浪變得越來(lái)越強(qiáng)，越來(lái)越致命。上層海洋變暖（作為海平面溫度上升的趨勢(shì)）影響著全球的風(fēng)型，并使海浪變得更強(qiáng)。

博爾哈·雷蓋羅（Borja Reguero）從博士階段就一直致力于波浪發(fā)電的研究。他目前是加州大學(xué)圣克魯茲分校的環(huán)境工程師，也是這篇文章的第一作者。這項(xiàng)研究依賴于他之前提出的歷史波浪氣候分析，以及對(duì)未來(lái)趨勢(shì)預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型的模擬。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在過(guò)去的80年里，全球的波浪能量增加了，尤其是高緯度和低緯度地區(qū)（北太平洋和南洋）將會(huì)受到更多的波浪能量增加的影響。

氣候變化的影響在人類和海洋交匯的沿海地區(qū)將尤其明顯。海岸是最易受氣候變化影響的地區(qū)之一。此前，科學(xué)家們將海平面上升視為威脅沿海地區(qū)的唯一驅(qū)動(dòng)因素，忽視波浪功率的變化帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，低估了氣候變化帶來(lái)的后果。

Reguero等對(duì)海洋環(huán)境的分析顯示，海平面上升、全球氣溫上升和海冰減少等因素都是導(dǎo)致海洋上層變暖和海浪增強(qiáng)的原因，風(fēng)速和浪高的增加使沿海社區(qū)面臨破壞的危險(xiǎn)。

在2018年12月舉行的聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)上，人類如何做到氣候適應(yīng)和拯救生命是關(guān)于如何減輕氣候變化對(duì)人類影響的關(guān)鍵話題。Reguero質(zhì)疑目前對(duì)海岸線命運(yùn)的預(yù)測(cè)是否考慮到了海浪能量增加的影響，他說(shuō)需要更多的計(jì)劃來(lái)預(yù)測(cè)這一點(diǎn)。Reguero在論文增加了一種已知的危險(xiǎn)天氣，即極端天氣，它現(xiàn)在是，將來(lái)也仍然是氣候變化最明顯的影響之一。從短期和中期來(lái)看，到21世紀(jì)中葉，風(fēng)暴和天氣波動(dòng)的破壞性將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于海平面每年上升0.25~0.38cm的破壞性。