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普林斯顿大学新闻

Earth's oceans have absorbed 60 percent more heat per year than previously thought

每年在过去的四分之一个世纪中,世界上的海洋吸收了热量能量的150倍能源人类每年生产电力,根据一项由普林斯顿大学和斯克里普斯海洋研究所的研究人员在圣地亚哥加州大学的。研究人员发现,强烈的海洋变暖表明,地球对化石燃料排放的敏感度比之前认为的要高。

Sunset on the ocean from a research boat

海洋研究场景

研究人员在11月1日出版的《自然》杂志上报告说,从1991年到2016年,世界海洋每年吸收的热能超过13泽塔焦耳(焦耳是能量的标准单位,后跟21个零)。这项研究由美国国家海洋和大气管理局和普林斯顿环境研究所资助。

第一作者Laure Resplandy地质和普林斯顿环境研究所助理教授,说她和她的合著者估计每年超过60%高于这一数字在2014年的第5份评估报告对气候变化的联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)。

“想象一下,如果海洋只有30英尺深,”斯克里普斯的博士后研究员雷斯普安迪(Resplandy)说。“我们的数据显示,自1991年以来,地球每十年就会变暖6.5摄氏度(11.7华氏度)。相比之下,IPCC上一份评估报告估计每十年只会变暖4摄氏度(7.2华氏度)。”

科学家们知道,海洋占据了大约90%的所有产生的多余的能量随着地球变暖,所以知道实际的能量可以估计表面变暖我们可以期待,合作者拉尔夫·基林说,斯克里普斯海洋地球物理学家和Resplandy前博士后顾问。

Keeling说:“这一结果大大增加了我们对海洋变暖估计的信心,因此有助于减少气候敏感性方面的不确定性,特别是消除了气候敏感性非常低的可能性。”

气候敏感性被用来评估减排策略的允许排放量。过去10年,大多数气候科学家一致认为,如果全球平均气温比工业化前水平高出2℃(3.6华氏度),那么几乎可以肯定,社会将面临气候变化带来的广泛而危险的后果。

雷斯普朗迪说,研究人员的发现表明,如果社会想要阻止气温上升到这一水平以上,人类活动产生的主要温室气体二氧化碳的排放量必须比此前估计的减少25%。

她说,研究人员的结果是第一个来自独立于现有研究背后主导方法的测量技术。

之前的估计是基于对海洋温度的数百万次现场测量,这些测量数据被插值来计算总热量。然而,覆盖面的差距使得这种方法不确定。一个名为Argo的机器人传感器网络现在在全球范围内对海洋温度和盐度进行全面测量,但该网络只有2007年的完整数据,而且只测量了海洋的上半部分。近年来,利用海洋温度数据(包括最近的阿尔戈号数据)对热含量进行了几次重新评估,这导致IPCC的估计被向上修正。

雷斯普朗迪和她的合著者利用斯克里普斯对空气中氧气和二氧化碳的高精度测量,来确定海洋在他们研究的这段时间里储存了多少热量。他们通过观察空气中O2和CO2的总量来测量海洋的热量,他们称这个量为“大气潜在氧气”或APO。这种方法取决于这样一个事实,即氧和二氧化碳在较暖的水中都不容易溶解。

随着海洋变暖,这些气体往往被释放到空气中,这就增加了APO的水平。APO还受到燃烧化石燃料和吸收过量化石燃料二氧化碳的海洋过程的影响。通过比较他们观察到的APO的变化与由于化石燃料使用和二氧化碳吸收而预期的变化,研究人员能够计算出海洋变暖所产生的APO的数量。这个量与海洋的热能含量相吻合。

Resplandy和Keeling共事的同事亚瑟尔Eddebbar马列拉布鲁克斯和斯克里普斯,荣王从复旦大学在中国,Laurent Bopp从在法国高等师范学院,马修·长从国家大气研究中心的约翰·邓恩从NOAA地球物理流体动力学实验室,和沃尔夫冈Koeve和安德烈亚斯Oschlies GEOMAR在德国亥姆霍兹海洋研究中心。

《自然》杂志11月1日刊登了这项名为“大气中O2和CO2组成变化对海洋吸热的量化”的研究。这项工作由美国国家海洋和大气管理局气候项目办公室(grant NA13OAR4310219)和普林斯顿环境研究所资助。