海洋生死劫

南方周末特约撰稿 祝叶华

在过去的十年里，海洋温度在不断刷新纪录，2018年预计是迄今为止最热的一年。更让人焦虑的是，温室气体所捕获的热量使海洋温度上升的速度比之前预计的要快得多，而由此带来的危害却受到低估。

南方周末特约撰稿 祝叶华

2018年是自1950年代有记录以来海洋变暖最严重的一年。科学家在一项新的研究中称，2018年世界海洋吸收的热量相当于1.5亿颗广岛原子弹释放的能量。

不断发表的科学研究和报告对气候变化带来的危险一再提出警告，变暖的海洋犹如温水，在不断温煮着海洋生物；而海洋变暖导致的海平面上升，会助长更强烈的飓风和其他极端天气的发生。最近的两项新的研究结果更是指出，海洋变暖和海浪能量的增加之间存在直接联系。

有容乃大的海水吸纳了全球变暖90%以上的热量，海水温度上升对海洋生物、极端天气以及沿海城市的影响正逐渐显露出来。

持续升温的海洋

像地球上的陆地一样，海洋也在发烧。

2013年国际政府间气候变化组织（IPCC）第五次评估报告中曾指出，自1998年（超级厄尔尼诺年）以来，全球变暖减缓了，这个现象被称为“全球变暖中断”（global warming Hiatus）。此报告一出，之前曾经争吵不休的全球变暖阴谋论再次被拿出来大做文章。为了解释这一颠覆级的理论，科学家们尝试研究和分析这其中的各种原由。

2011年美国国家大气研究中心（National Center for Atmospheric Research）的研究人员利用气候模式模拟分析了气候变暖加速和减缓期间海洋的变化，结果发表在《自然-气候变化》（Nature Climate Change）上。文章结论指出，在地表温度变暖减缓期间，气候变化的热量跑到了海洋中，所以地球其实没有停止变暖，这部分增加的热量只不过是隐藏在海洋中。之后越来越多的科学研究发现，全球变暖的绝大部分热量最终会聚集在海洋中，海洋储存了93%的全球变暖能量，因此海洋热含量的变化即使不是气候变化的最佳衡量标准，也是最好的之一。

2000年，美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的研究人员在《科学》（Science）上发表了第一篇探讨全球上层海洋热含量变化的文章，指出了自20世纪下半叶以来，全球海洋表层有逐渐升温的趋势。自此之后，科学家针对全球海洋到底变暖了多少一直争论不休。由于过去海洋观测数据质量和数量的不足，国际上几个主要机构作出的海洋变暖估算各不相同。

为了精确测算海洋温度的变化，在过去的13年里，一种名为“Argo”的海洋观测系统一直被用来监测海洋温度的变化，该系统使用了近4000个漂浮的海洋机器人来收集海洋热含量变化的数据，这些机器人每隔几天就会潜入海平面以下2000米深处，并在浮回水面时记录海洋温度和其他指标的数值。

2019年1月11日，中国科学院大气物理研究所的成里京和加利福尼亚大学等机构的研究人员凭借这种观测系统，在《科学》（Science）上发文称，过去十多年里，海洋温度在不断刷新纪录，2018年预计将是迄今为止最热的一年。科学家通过对最近4次海洋加热观测的分析，得出了更让人焦虑的结论，即温室气体所捕获的热量使海洋温度上升的速度比之前预计的要快。所以，此前有关全球变暖在过去15年放缓或“中断”的说法是没有根据的。

为了进一步预测未来海洋升温的变化，科学家借助计算机模型来假设人类的社会活动“一切如常”，在没有采取任何措施减少温室气体排放的情况下，到21世纪末，全球海洋上层2000 m的温度将上升0.78℃，而气温上升引起的热膨胀将使海平面上升30 cm。目前有研究显示，冰川和冰盖的融化已经导致海平面显著上升，海洋变暖导致的更强的风暴、飓风和极端降水也已被监测到。

海洋大热容的特点是会造成全球变暖的“延迟反应”，这意味着海洋变暖可能会在未来更严重。

温水中的“青蛙”

温度上升让海洋环境变得不和谐，全球变暖对海洋种群的影响日趋严重。

2016年，世界自然保护联盟(IUCN) 公布了题为《海洋变暖：原因、规模、影响和后果》的报告。来自全球12个国家的80位科学家警告说，海洋升温会影响海洋生物的自然栖息地和食物供应的变化。过去50年，海洋浮游生物和一些鱼类已经开始向更寒冷的水域迁徙。海洋生物的迁徙会扰乱整个海洋系统，让本应各占一个山头的鱼类们，在更小的空间中，抢占生存资源。

珊瑚礁是世界上最重要的生态系统之一，它们对维持许多沿海社区的繁荣也至关重要。大量的研究结果表明，海水变暖是珊瑚白化的主要原因之一。正常情况下，珊瑚的颜色绚丽多姿，但这些颜色并非珊瑚本身所有，而是来自寄居于珊瑚体内的藻类。微小的共生藻通过光合作用为珊瑚提供能量，当珊瑚受到温度、光线或营养物质等环境变化的压力时，共生藻类就会遭到“驱逐”，使珊瑚白化。没有藻类，珊瑚就失去了主要的食物来源，往往无法生存。2018年4月,《自然》（Nature）上发表的一项生态学文章称，自2016年，海洋极端热浪出现后，澳大利亚大堡礁的珊瑚经历了灭顶之灾，有三分之一的珊瑚礁的生态功能发生了变化。

另一方面，随着二氧化碳被释放到海洋中，海洋的化学成分发生了巨大的变化。释放到海洋中的二氧化碳浓度越高，海洋的酸度就越高。海洋酸性的增加，浮游植物就会减少，这导致能够转化温室气体的海洋植物减少。海洋酸性的增加也威胁着海洋生物，如珊瑚和贝类，它们可能在本世纪末因二氧化碳的化学作用而灭绝。2015年，澳大利亚阿德莱德大学科学家通过分析从热带到北极的多个水域的数据，勾勒出了在全球变暖和海洋酸化的影响下，未来渔业和海洋生态系统的前景图。研究结果发表在《国家科学院学报》（PNAS）上，报告中涵盖了从珊瑚礁、藻类到开放海洋多种生态系统，这是世界首份海洋报告，它指出海洋酸化和变暖可能造成生物多样性下降和大量关键物种数量的减少，甚至海洋食物链物种崩溃。

被低估的后果

某些天气事件，如厄尔尼诺现象，会影响海浪的大小。但是作为一种全球现象，海洋升温是否会对所有波浪产生影响，到目前为止还没有定论。

2019年1月14日，加州大学圣克鲁斯分校研究人员在《自然-通讯》（Nature Communications）上发表的一项新研究给出了让每个人都担心海洋升温的理由：文章直接将海浪的强度与海洋变暖联系在一起。“海洋上层变暖是人为造成的全球变暖的结果，它正在改变全球波浪气候，使波浪变得更强。”论文中写道。更强的海浪可能意味着在那些已经受到气候变化最直接影响的地区，海岸侵蚀速度会加快，洪水也会增多。

气候变化正在推动全球气温上升，大部分热量失衡正在进入海洋。在那里，它成为形成波浪气候的风和水的大循环的一部分。因此，观察波浪气候可以告诉研究人员气候变化以及它将如何影响我们的星球。许多长期趋势和预测都带有气候变化的特征，包括海平面上升、全球气温上升和海冰减少。迄今为止，对全球海洋气候的分析已经确定，在两个半球高纬度的海洋局部地区，风速和浪高有所增加。在极端情况下，如冬季波浪，这种增加程度比在平均情况下更大。此次，一个全球变化的信号以及局部波高增加与全球变暖之间的相关性被探测到。《自然-通讯》（Nature Communications）上发表的论文中强调，海浪强度和海洋变暖之间存在直接联系，由于气候变化，世界各地的海洋逐渐变热，海浪变得越来越强，越来越致命。上层海洋变暖（作为海平面温度上升的趋势）影响着全球的风型，并使海浪变得更强。

博尔哈·雷盖罗（Borja Reguero）从博士阶段就一直致力于波浪发电的研究。他目前是加州大学圣克鲁兹分校的环境工程师，也是这篇文章的第一作者。这项研究依赖于他之前提出的历史波浪气候分析，以及对未来趋势预测的数学模型的模拟。结果发现，在过去的80年里，全球的波浪能量增加了，尤其是高纬度和低纬度地区（北太平洋和南洋）将会受到更多的波浪能量增加的影响。

气候变化的影响在人类和海洋交汇的沿海地区将尤其明显。海岸是最易受气候变化影响的地区之一。此前，科学家们将海平面上升视为威胁沿海地区的唯一驱动因素，忽视波浪功率的变化带来的风险，低估了气候变化带来的后果。

Reguero等对海洋环境的分析显示，海平面上升、全球气温上升和海冰减少等因素都是导致海洋上层变暖和海浪增强的原因，风速和浪高的增加使沿海社区面临破坏的危险。

在2018年12月举行的联合国气候变化大会上，人类如何做到气候适应和拯救生命是关于如何减轻气候变化对人类影响的关键话题。Reguero质疑目前对海岸线命运的预测是否考虑到了海浪能量增加的影响，他说需要更多的计划来预测这一点。Reguero在论文增加了一种已知的危险天气，即极端天气，它现在是，将来也仍然是气候变化最明显的影响之一。从短期和中期来看，到21世纪中叶，风暴和天气波动的破坏性将远远大于海平面每年上升0.25~0.38cm的破坏性。