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25 年全球海洋環流整體增快 或由全球暖化引起

2020/2/7 — 19:17

最新刊於《科學進展》的研究顯示, 1990–2013 年間的全球環流速度迅速增加,部份原因是全球暖化,這些海洋環流的動能更每十年增加約 15% 。如環流速度加快屬實,會影響噴射氣流、天氣模式與海洋深處能儲存的熱量。

領導是次研究的中科院海洋研究所海洋學家胡石建指,海洋學家過去都懷疑全球暖化正在影響海洋環流,但到目前為止,觀察所得的數據並無反映出環流加快趨勢:東亞的北太平洋環流黑潮 (Kuroshio Current) 似乎一直穩定,而沿著非洲東部海岸流動的阿古拉斯洋流 (Agulhas Current) 則已擴大範圍,分裂成多個蜿蜒漩渦;由於北極融化減慢了北大西洋鹹水下沉這個驅動力,大西洋墨西哥灣流 (Gulf stream) 可能正在減弱,而太平洋環流則呈變得越來越強。胡認為,只有審視全球環流才可了解總體趨勢。

然而,現時並無人持續、直接測量全球海洋環流。因此,團隊轉而將海洋和大氣層的觀測結果,結合電腦模型推算,以填補全球環流數據的空白之處。不過使用這種方法仍有其困難之處,因為多年來的衛星觀測值都有變化,可能會出現未知的偏差。

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故此,團隊結合了五組不同海洋環流數據再進行分析,希望可從不同模型方法找出真正的趨勢。他們發現 25 年來每個海洋都呈現出明顯的環流速度增長。

其中全球約4,000 個分佈於各大洋的 Argo 浮標,提供最好的數據,讓團隊測試結果的準確性。雖然過去 15 年這些浮標都只用來測量水溫和鹽度,但其在海表 2000 米上下浮動的數據,可表明風向令水在何處累積,並產生壓力差推動大型水流。通過結合 Argo 的數據與水流軌跡,團隊即可估算整體環流速度。

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有份收集 Argo 數據再分析的華盛頓大學海洋學家 Alison Gray 指,對數據清晰地顯示海洋環流加快幅度之大感到相當驚訝。她又指出,驅動大多數環流的海風在過去 30 年同樣穩步增加。

胡則認為,這些都是充分的證據證明人類活動影響海洋環流加快。例如在南半球,臭氧洞和溫室氣體排放造成的暖化已改變大氣氣流,將南冰洋附近的西風推向南方,或導致南極繞極流 (Antarctic Circumpolar Current) 輕微增強和擴散。同時,來自已變暖的熱帶大西洋擾亂了原本推動太平洋上信風的赤道沃克環流 (Walker Circulation) 。

Alfred Wegener 研究所氣候學家 Gerrit Lohmann 指,現時仍不能排除自然環流波動的可能性。在過去幾十年中,北美西部地區的長期降溫,導致太平洋的風速加快,而當地降溫可能反映出海洋的自然波動狀態;其他學者則懷疑這些循環是否存在。無論哪個說法,胡的團隊都認為自然環流波動可能與三分之一的風速增加有關。

海洋環流加速最終會影響全球。例如,較強的熱帶水流可能將更多的熱水帶到較高緯度海洋。由於二氧化碳在熱水中的溶解度較低,因此可能會減慢海洋從大氣中吸收二氧化碳的速度,而高緯度海水變暖也可能會改變天氣模式。但胡又補充,環流加快可能令熱量進入海洋更深處,有助於減緩陸地的升溫。

不過,過去有多個不同研究顯示,個別環流因兩極融冰變得較慢。例如 2018 年兩份研究指,大西洋環流 (Atlantic Meridional Overturning Circulation, AMOC) 速度都可能減慢至歷史新低。未來將需更多研究確認當中的說法差異。

來源:
Science, Global warming is speeding up Earth‘s massive ocean currents, 5 February 2020

報告:
Hu, S.J., Sprintall, J., Guan, C. & et al. (2020). Deep-reaching acceleration of global mean ocean circulation over the past two decades. Science Advances  05 Feb 2020: Vol. 6, no. 6, eaax7727. DOI: 10.1126/sciadv.aax7727

文/Alan Chiu 、審核/

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