海洋角度分析全球气候变暖停滞原因
引言
全球气候变暖的背景下，实测资料表明在1998-2012年全球表面温度出现一个放缓停滞的现象。这一现象引起国内外学者的对全球气候变化讨论的热潮，尤其是对其成因有很大的争议。地球上绝大部分热量存储在海洋中，因此海洋在气候系统中扮演重要的角色。在已有大量研究工作的基础上，本文主要从海洋角度总结全球气候变暖停滞的原因。
1 全球气候变暖停滞的事实
讨论全球气候变暖停滞之前首先要弄清楚在过去一百多年来，标准是如何评判全球气候处于变暖状态。只有知道如何判断气候变暖，才有标准来判断气候变暖停滞的现象。从海洋角度来看，衡量全球气候变暖的因子主要包括海表面温度、海洋热含量、海平面高度。图1给出衡量全球变暖观测的指标随时间的变化序列。蓝线代表海洋表面年平均温度距平曲线，草绿色代表海洋上层800m的热含量。图中最下方是每9年温度变化趋势的滑动值。从图中可见，1960年到1997年海表面温度与上层海洋热含量有上升趋势；1998年到2012年，海表面温度与上层海洋热含量有下降趋势。从图中定性可以得出，在1998年到2012年，海洋的确有变暖停滞的事实（Met office, 2013）。
为定量的描述结果，根据HadCRUT3资料，图2表明，1999-2008年年平均温度增量为0.070.07°C/10a，显著低于1979-2005年的0.18°C/10a。通过对ENSO信号处理，得出ENSO在1999-2008年对全球变暖贡献为0.080.07°C/10a，移除ENSO贡献，全球温度变化为0.000.05°C/10a（Knight, 2009; Gibert, 2008）。因此，从定量上也可以证实，过滤掉气候系统内部变率对气候系统的扰动，气候变暖在此阶段的确出现停滞的事实。
2 海洋在全球气候变暖停滞中扮演的角色
研究学者认为，气候变暖停滞与海气系统的自然变率有关，如太平洋年代际振荡（PDO）、ENSO、热量向深海传输、北大西洋经向翻转环流（AMOC）、南大洋底层水（AABW）和北大西洋涛动（NAO）等相关（Meel, 2011; Tollefson, 2014. Brix, 2003; Rahmstorf, 2015; Chen, 2014）。本文主要从PDO、ENSO与热量传输角度分析。
2.1 太平洋年代际振荡
太平洋年代际振荡( PDO) ，尤其是赤道中东太平洋的变冷是导致此次气候变暖停滞的主要原因。图3给出1920年到2012年全球表面温度距平与PDO指数相对应的时间序列，表明当PDO处于暖位相时，全球表面温度距平为上升趋势；当PDO处于负位相时，全球表面温度距平处于放缓停滞状态。1998年至2012年期间，恰好PDO总体进入一个负的位相，在此阶段也就意味着，全球变暖进入一个放缓停滞状态（Tollefson, 2014）。
通过模式分析，图4显示在停滞期间，热带太平洋地区有明显的负趋势，而在南北纬30°～40°的太平洋和大西洋海区则是明显的正趋势。这种海温分布模态正好与典型的PDO的负位相类似。即赤道中东太平洋海表温度为负距平，而在中纬度中西太平洋则为正距平（Meehl, 2011）。该模式结果给出了8个明显的停滞时期与非停滞时期的比较，在8个全球平均地表温度有轻微负趋势的停滞时期中，300m以上的海洋吸收热量显著减少，而300m以下的海洋明显吸收了更多热量。因此，很有可能在停滞期间，由于内部变率的原因使得热量向海洋下层输送。
2.2 ENSO
ENSO是海气系统之间相互作用最完美的一个例子，赤道东西太平洋海表面压强与温度异常的现象与全球气候状态间存在很强的相关性关系。图5中橘黄色为El Nino事件，天蓝色为La Nina事件，给出全球平均表面温度距平的极值与El Nino和La Nina事件之间的关系。表明在El Nino发生时，全球表面温度距平一般对应极大值，而在La Nina事件发生时，全球温度距平一般对应极小值。所以，El Nino和La Nina与全球平均气温具有很强的相关关系，在年际尺度变化上ENSO能够解释全球表面温度的短期波动范围可达0.39℃（Trenberth, 2013）。图6是对数据进一步处理，移除ENSO信号后，得出1970年以后全球平均气温表现出线性增加的结果（Gilbert, 2008）。同时观测结果也给出一个很好的佐证，图7为太平洋在过去20年海气环流与海洋中温度趋势的一个趋势图。97-98年超强El Nino事件发生后，大量的热量从海洋被输送至大气中，因此赤道太平洋进入一个持续很久的低温状态，此时的海洋就相当于一个巨大的冷源，抑制了全球变暖的速率，使得全球表面温度进入一个放缓停滞状态。
2.3 热量向深海传输
海洋是地球上最大的能量存储体，1955年-2010年0-2000m深海水的热含量增加了，这相当于水温上升0.09°C，如果把这个热量加热大气，大气温度降上升36°C（Levitus, 2012）。正因如此，若是有某种过程使得大气中的热量向深海输送，那么深海吸收的热量可能是导致气候变暖停滞的最主要原因。
通过对各种深海热含量（OHC）观测资料整理，发现进入深海中的热量有明显上升的趋势。图8给出大西洋在1985-1998、1998-2012两个时间段内热含量的变化趋势（Chen, 2014）。可以看出在全球变暖上升期间大西洋OHC明显小于全球变暖停滞期间的OHC，在1999—2012年间，大气中热量急剧向1500m的大西洋深海输送，热含量为正异常。在停滞期间深海OHC主要发生在大西洋和南大洋深海区域，而对于太平洋，并没有显著上升趋势。那究竟是什么原因使得大量的大气热量向深海传输呢？图9为Chen通过分析大洋的盐度给出了直观的解释。表明:在20 世纪50 年代至70 年代，盐度为正异常，与此相对应的大西洋OHC也为正异常，恰好对应全球变暖停滞阶段；在20 世纪70 年代至20 世纪末，盐度为负异常，相对应的大西洋OHC也为负异常，对应全球温度迅速增加阶段；1999年到2012年盐度变成正异常，说明有大量的热量向深海传送，从而全球变暖进入相对停滞阶段。北大西洋副极地盐度的正异常是引起热量向深层输送的直接原因。正异常的盐度扰动导致垂直密度差异，进而引起垂直对流，热量向深层输送。
3 总结
全球气候变暖存在停滞现象的说法是没问题的，但要注意以下事实。
1)全球变暖停滞期间，温度本身的值仍然是很高的。因为，温度并没有剧烈的下降，2000年代，平均温度距平是1850年观测以来最高的，而2015-2016年又是达到有史记录以来最高值。
2）深层海洋热含量仍在增加，海平面仍在上升，北极海冰减少速度仍在增加，南极与格陵兰冰盖的减少均在继续，这与变暖停滞并不存在矛盾，因为整个气候系统仍处于温暖状态。
3）1998到2012年出现的变暖停滞现象并不唯一，20世纪中1900年代与1960年代都出现温度的负距平即气候变暖停滞。
海洋角度分析全球气候变暖停滞原因相关推荐
- 用对象数据库引擎探索全球气候变暖问题
[b]大数据:用对象数据库引擎探索全球气候变暖问题[/b] 我们不能把北极塞进关系型数据库里面.这是研究世界各地的冰雪气候的大卫加拉赫在设计一个解答基础性问题的系统时发现的,这个问题就是:" ...
- [原创]从程序员角度分析安徽电信HTTP劫持的无耻行径 - 草根的暂时胜利
如果你还不知道问题的起因,请首先移步到这两篇文章 1. [原创]从程序员角度分析安徽电信HTTP劫持的无耻行径,以及修改Hosts文件,使用OPENDNS无效情况下的解决方案 2. ...
- 川渝严重高温伏旱根源：全球气候变暖导致灾情频发
川渝严重高温伏旱根源:全球气候变暖导致灾情频发 国家气候中心专家分析认为,重庆.四川等地都属于气候变化的敏感区.高温干旱的易发区.重庆更是我国长江流域著名的"火炉",为我国高温伏旱 ...
- [PBRT-V3]从MCMC的角度分析MLT
关于MLT,之前有过一篇博文:Q139:PBRT-V3,Metropolis Light Transport (MLT)(16.4章节) 为了更好地理解MLT,小编决定从MCMC的角度对该渲染算法分析 ...
- android用户苹果手表,Android分析苹果手表成功原因
Apple Watch 并不是市面上首款智能手表,但是自从苹果进入这一领域之后,Apple Watch 就一直霸占着龙头老大的位置.根据最近一次市场统计报告,Apple Watch 在智能手表领域的市 ...
- [原创]从程序员角度分析安徽电信HTTP劫持的无耻行径，以及修改Hosts文件，使用OPENDNS无效情况下的解决方案...
问题描述 新年刚过,我就发现使用的安徽电信E9套餐有HTTP劫持的情况(网上有人说DNS劫持,有人说网页劫持),我想大致就是这种情况. 重现非常简单,在地址栏输入一些不存在的网址(比如http: // ...
- [原创]从程序员角度分析安徽电信HTTP劫持的无耻行径 – 之深度分析
如果你还不知道问题的起因,请首先移步到这篇文章<[原创]从程序员角度分析安徽电信HTTP劫持的无耻行径,以及修改Hosts文件,使用OPENDNS无效情况下的解决方案> 我所深恶痛绝事情 ...
- 从脑科学的角度分析物联网、 云计算、 大数据和互联网的关系
作者 刘锋 1 脑科学与互联网 本世纪初,随着互联网的发展,不断有新的应用和概念诞生,其中物联网,云计算和大数据得到了研究者的重点关注,并引起广泛的研究热潮. 研究者已经从不同方面对物联网,云计 ...
- 武汉新时标文化传媒有限公司：从用户体验的角度分析抖音
抖音的受众很广,又很简单:很多人都有用起抖音来就停不下来的感受,抖音为何如此"魔性"?我很好奇,于是想从用户体验的角度去分析抖音:所以我把第四期的分析对象放在了抖音身上. 如今短视 ...
- Android IOS WebRTC 音视频开发总结（六六）-- 三个角度分析美女视频直播这个行业...
本文主要从用户,公司和技术角度分析美女视频直播这个行业,文章最早发表在我们的微信公众号上,支持原创,详见这里, 欢迎关注微信公众号blackerteam,更多详见www.rtc.help 美女视频直播 ...
最新文章
- 深思：如何堂堂正正的做事
- ceph的数据存储之路(6) -----pg的创建
- boost::hana::union_用法的测试程序
- vivo手机解锁_vivo“手术刀”再营业，OriginOS让手机做“减法”
- Web前端笔试面试题汇总（转自github）
- OpenCV计算机视觉实战(Python版)_003阈值与平滑处理
- 数据结构预算法（六） 数组和矩阵（1）
- 最近遇到个关于接口的奇怪的问题
- python微信语音转发方法_语音转发方法与流程
- Ruff自主研发的NB-IoT智能网关获得联通实验室测试通过
- alanwang[GDOU] 简单练习 判断一个年份是否为闰年
- Android中使用Room(ORM关系映射框架)对sqllite数据库进行增删改查
- Turbo编码相关知识
- 使用Python绘制移动均线
- 【yolov3】如何使用摄像头进行目标检测——yolov3-pytorch摄像头检测教程
- 微信公众号-java上传图片素材到微信服务器基于事件推送两条消息
- android一年经验面试，连续四年百度Android岗必问面试题
- elasticsearch下载与安装
- 可编程定时器/计数器(微机接口技术)
- 京东茅台显卡鞋子端全能助手软件使用教程