海洋熱含量研究獲進展

　　3月10日，美國科學促進會AAAS旗下Science子刊《科學進展》（Science Advances）在線發表了一項由中國科學院大氣物理研究所牽頭，成里京（第一作者和通訊作者）、朱江與美國科學家合作的研究成果《改進的歷史（1960-2015）海洋熱含量變化估計》(Improved estimates of ocean heat content from 1960 to 2015)。該成果迅速得到氣候變化科學家和國際媒體的廣泛關注。

　　溫室氣體不斷排放使得地球系統“困住”了更多的熱量，直接驅動了全球變暖。這些能量90%以上都存儲在海洋中，因此海洋熱含量變化是氣候變化的一個核心指針，對過去海洋熱含量進行估計是氣候變化研究的一個重要任務。然而，過去海洋到底變暖了多少？這一直是一個具有爭議性的問題：不同國際機構基于海洋觀測得到的估計各不相同、差異極大。海洋觀測的不足及其分布的不均勻是過去海洋熱量變化估計不準確的最大原因。過去海洋觀測主要依靠船舶，得到的觀測非常稀少而且主要分布在北半球中緯度人類活動較多的區域。直到本世紀，一個新的海洋觀測網：Argo系統的構建使得海洋觀測幾乎能夠覆蓋全球主要的海域。

　　Science Advances的新研究提出了一個新的方法解決了這個問題，包括利用了氣候模型的集合模擬結果提供多源補充信息、增加了觀測的空間影響范圍、使用集合最優插值方法等。更重要的是，該研究利用近期較為豐富的海洋觀測去評估重構的歷史熱含量變率在不同海盆和不同時間尺度的準確性，首次量化了由于歷史觀測不足導致的估計誤差。基于這些進展，該工作提出了一個最新更準確的全球上層2000米歷史海洋熱含量的重構（如圖），新的估計比國際政府間氣候變化專門委員會第五次氣候變化評估報告（IPCC-AR5）中的估計快約13%，反映了更快的全球變暖速率！

　　國外很多主流媒體對該研究進行了詳細報道，比如具有重要國際影響力的《今日物理》（Physics Today）指出該成果研究者們充分利用了對海洋變化的深刻理解：海洋變率在時間和空間上具有復雜和豐富的相關性，提出了一個更好的空間插值方案以估計歷史海洋熱含量變化。該評論同時強調：海洋在1990年之后表現出顯著的深海（700米以下）變暖。深海變暖反映了當前的氣候對未來的深遠影響：由于海洋環流的存在，深海變暖的海水可能在若干個世紀之后重新回到海表，影響未來氣候變化。

　　美國最有聲望的報紙之一《華盛頓郵報》（Washington Post）3月10日在線發布了編輯Chelsea Harvey撰寫的題為《海洋存儲了驚人的能量：過去氣候變化的存儲器》（Oceans storing up staggering amounts of heat: 'the memory of all of the past climate change'）的報道。《英國衛報》（The Guardian）網站發表了《新的觀測提出了全球變暖的堅實證據》(New measurements solidify global warming)的評論，指出該研究為氣候變化提供了一個最為關鍵和直接的證據。援引論文合作者John Fasullo評論道：“該研究表明海洋在過去50年變暖比以往的評估更快，揭示了地球系統的氣候敏感性更高、海平面上升速度更快”。

　　著名的氣候變化網站（Carbon Brief）采訪了英國氣象局科學家Matt Palmer，他結合近期爭議性較強的“全球變暖停滯”現象評論到：新研究從能量角度反映出氣候變暖并沒有發生停滯，相反，海洋和地球系統在加速吸收熱量。這表明近期地表/海表溫度變化的“停滯”僅僅是海氣相互作用的自然變率的產物，是由于海洋能量在不同深度間的輸送導致的，全球變暖并未停滯，而是以前所未有的速度加速變暖！著名的氣候變化科學家John Church在twitter推薦了該研究，并強調該研究是海洋加速變暖的又一力證。

　　此外該研究也得到了Inside Climate News, The Berkshire Eagle, NCAR, NOAA/NCEI, Chicago tribune, Digital Journal, 德國科學網等媒體的報道。

　　該研究涉及的海洋數據（1940-2016月平均0-2000米海洋溫度格點數據，1度網格）已經全部公開，歡迎大家使用（http://159.226.119.60/cheng）。

　　論文信息：Cheng, L., K. Trenberth, J. Fasullo, T. Boyer, J. Abraham, and J. Zhu: 2017: Improved estimates of ocean heat content from 1960 to 2015. Sci. Adv., 3, e1601545, Doi:10.1126/sciadv.1601545.

圖：自1960年以來全球海洋熱量變化，不同顏色陰影代表不同深度海洋累計的能量。黃色為大氣層頂直接觀測的地球系統能量凈收支（93%）。