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全球气候变暖下的海洋(2)
http://www.100md.com 2011年2月1日 《百科知识》 2011年第3期
     海洋表层的墨西哥湾流一起,被称为“北大西洋输送带环流”。该输送带的源动力,是位于北大西洋的两个巨大的海洋“水泵”:一个在格陵兰以东,一个在南拉布拉多海,它们对海表的水会施加一种额外的拉力,就像浴盆里的水被地漏口吸下去一样,这两个“水泵”把海水从表层拉到海洋深处,然后在离洋面2-3千米的地方,向南流去,抵达南大西洋,这部分自北而南流动的海水,被称为“北大西洋深层水”。这种很强的深层经向海流,只存在于大西洋,在太平洋和印度洋则不存在。在海表,“水泵”的作用是把温暖的墨西哥湾流向北拉到高纬度地区,直至抵达格陵兰东部和南拉布拉多海,随后海水因密度变大而下沉。墨西哥湾流的流速为亚马逊河的100多倍,它携带着来自热带的温暖海水,以1万亿千瓦的功率(相当于全世界能耗的100倍),把大量的热量释放到北部的大气中,将欧洲的空气加热了大约5℃,使得欧洲比与其地理纬度差不多的北美温暖许多。

    不过,全球气候变暖会导致冰川融化,流入格陵兰海和拉布拉多海的淡水也因此增多,从而在海表形成淡水层,导致表层海水密度减小,原来在此能下沉到数千米深的表层海水可能由于海水变轻而下沉深度变浅,进而使得“水泵”停止工作,热量输送关闭,北欧将会因得不到巨大的热输送而骤然变冷,西欧甚至会突然进入小冰川期。
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    虽然温盐环流对全球气候变暖的响应目前在研究中还存在不确定性,但该输送带或多或少总会受到全球气候变化的影响。这一点毋庸置疑。像刚刚发生的欧洲大雪,这一突发的严寒事件与海洋环流的变化可能存在着很大关系。因为北欧地区的气候与墨西哥湾流存在着密切联系,由于气候变暖,该洋流可能发生了一定程度的减速或阶段性中断,导致温暖的墨西哥湾流无法到达北欧地区,从而使得北欧因得不到巨大的热输送而发生暴雪等极端严寒天气。

    《地球物理学研究杂志》在2010年1 1月5日刊发了关于北极冰盖和欧洲北方大陆冬季极端冷冬间关系的研究结果。该研究称,目前欧洲严寒的“罪魁祸首”正是由全球气候变暖导致的北极冰盖融化。该文作者表示,他们发现北极巴伦支海和喀拉海地区的洋面冰层正在消失,失去冰层覆盖的海洋会向空气中散发暖气,导致极地局部地区的大气底层变暖,从而影响整个大气循环。其结果是极地冷空气在高压系统推动下,以逆时针方向旋转着向欧洲大陆进发,造成该地区雨雪增多,气温下降。同样的严寒天气在2005-2006年的欧洲也曾出现过。利用气候模式的模拟,他们发现北极洋面冰层的减少会令严寒天气在欧洲和亚洲北部出现的几率增加3倍。除此之外,今冬太阳活动的减少以及墨西哥湾暖流的变化也加大了欧洲地区的降温幅度。然而,欧洲的严冬和全球变暖并不矛盾,例如德国波茨坦气候影响研究所专家斯特凡·拉姆斯多夫表示,目前格陵兰岛12月份的气温已攀升到0℃以上,大大异于常年。
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    在过去几十年里,日本海深层海洋环流也发生了很大的变化。研究表明,日本海在过去40多年里,1000米深度以上的海水增暖了0.1-0.5℃,2000米深度以下的海水在过去30年里增暖了0.01℃,500米深度以下海水的热含量,在以0.54瓦/平方米的速率增加。通过溶解氧及其他化学示踪剂的剖面分析,人们发现,日本海深层底水的形成自20世纪80年代几乎停滞了,中层水的生成深度则有所加深。日本海的经圈翻转环流出现了上移的趋势,这可能与温度升高导致的表层水变淡,致使表层水不能下沉到底层有关。

    海中二氧化碳怎么办

    工业革命以来,由于人为因素引起了二氧化碳等温室气体的大量排放,目前,空气中的二氧化碳含量已比工业革命之前增加了30%,达到了380ppm(百万分之380),全球气温也因此呈现加速上升趋势,而二氧化碳等温室气体引起的全球气候变暖又给海洋带来了极大影响,海水的温度、盐度、海水中二氧化碳的含量以及海洋环流等都发生了变化。由于二氧化碳的不断累积,全球海洋已经发生了酸化,海水pH值变低,而这又会给海洋生态系统带来潜在的威胁。
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    众所周知,海洋是一个巨大的碳储藏库,海洋容纳的碳比大气容纳的碳多出50多倍,海洋中的冷深水是二氧化碳的主要储藏库。冷深水的形成主要在大西洋,因为大西洋的盐度较高。当化石燃料燃烧时,二氧化碳被释放到大气中,大约有一半的二氧化碳能够溶解在海水里,并被带入深海。

    我们对未来气候变化的预估,则强烈依赖于海洋中二氧化碳的储存量和储存时间。如果海洋储存的二氧化碳很少,或者被储存以后又很快被释放到大气中,那么大气中的二氧化碳浓度将会迅速增加。

    而有多少二氧化碳能被海洋储存,储存的时间又可以持续多久,这主要取决于温盐环流的变化。二氧化碳的溶解量则取决于深层海水的温度,储存时间取决于深层海水的补充速率。

    当前的研究表明,北大西洋输送带呈现出变暖趋势,深层冷水的补充速率有所减缓,这可能会导致深层与上层间海水交换的增加以及深层海水变暖,大量的二氧化碳气体因此会被释放到大气中,从而导致大气中二氧化碳浓度的增加,温室效应增强,进一步加剧全球气候变暖的趋势。
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    人类何去何从

    从以上描述可以看出,由二氧化碳等温室气体引起的全球气候变暖已经给海洋带来了很大影响,而且海洋和大气之间的影响是相互的,这会导致一系列的连锁反应,情况也许会变得越来越糟,对人类来说将会产生越来越多的不利影响,如各种极端天气的发生,给人类的生命和财产安全带来难以估量的损失。

    目前,人们正在寻求方法解决二氧化碳不断增加带来的危险及其对气候带来的影响。

    一个使大气中二氧化碳浓度稳定的可行方法是将过量的二氧化碳进行捕获并将这些二氧化碳储存在植物体内、地质蓄水层中或深海。要将大气中的二氧化碳更多地掩埋在海洋中就必须增强海洋吸收和储存二氧化碳的能力,或者通过诱导并增强固碳植物在表层海洋中的生长的方法来实现。由于海洋垂向上的水体交换,特别是表层与深层水之间的交换非常缓慢,因此上层水体吸收的二氧化碳要被带至海洋深层是一个十分缓慢的过程,因此,通过科学手段将二氧化碳液化后直接注入到深海,不失为一个更快速的办法。然而,这样做会在很大程度上增加海洋中二氧化碳的含量,而关于海洋中二氧化碳浓度的增加又会给海洋生物等带来什么样影响,有关这方面的研究还很少。

    拯救地球环境,拯救人类共同的家园——地球,已经到了刻不容缓的时刻,我们所能采用的方法究竟能有多少呢?, http://www.100md.com(刘长建 杜岩)
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