海洋“失忆”,人类正在失去预测未来的重要依据
2022-06-02 08:43 星期四
作者:方恒博 责编:许若瑜
全球大部分海域记忆都将下降,不稳定的海洋环境严重影响对未来的预测。

上月初在学术期刊Science Advances发表的“Global decline in ocean memory over the 21st century”(译:《21世纪全球海洋记忆正在衰退》)研究报告显示,在气候变化的影响下,“海洋记忆”正在逐步衰退。

该报告主要作者为美国佩塔卢马地区法拉隆高级生态系统研究所(Farallon Institute)研究员Hui SHI。其与研究团队通过研究海洋表层的温度变化发现,到2100年,大部分区域的海洋记忆都会下降,Hui SHI表示,“这就像海洋的健忘症正在越来越严重”。

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从现在到21世纪末,大部分区域的海洋记忆都会下降(蓝色表示下降,红色表示上升)
图片来源:Global decline in ocean memory over the 21st century/Science Advances

本世纪末,全球多数海域或将大幅失忆

据Hui SHI解释,海洋记忆用专业术语表示是“海洋温度的持续性”。也就是说,与大气中不断变化的天气相比,海洋在温度上表现出高度的持久性或“记忆性”,这意味着海洋温度不止在天与天之间,甚至在年与年间都变化很小。

早在2019年时,美国伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution)与哈佛大学的研究人员就发现,太平洋深处的海水其实反映着几百年前海洋表层的温度趋势,伍兹霍尔海洋研究所物理海洋学家Jake Gebbie称,“这些水域太古老且很久没有接近地表了,它们仍然记得几百年前欧洲经历历史上最冷冬天时发生的事情”。

美国科普杂志《大众科学》(Popular Science)编辑Sara Kiley Watson表示,海洋温度变化缓慢主要是“由于其具有巨大的吸热能力”。因此相较于大气环境能够迅速对全球气候变化作出反应,海洋的变化会相对滞后。

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题图来源:Unsplash

Hui SHI介绍,海洋上层混合层(从海洋表面至向下延伸50米的区域范围)的厚度是影响海洋记忆的重要指标。在此次研究中,研究团队将连续数年海洋上层混合层温度的变化作为关键指标,研究人员通过使用气候模型和地球系统模型建模预测,随着大气中温室气体排放量增加,海洋上层混合层会慢慢变浅,同时海洋记忆力下降也越明显。

正如美国哥伦比亚广播公司新闻部门(CBS News)记者Li Cohen所解释,“与较厚的床垫可以提供更好的缓冲类似,较厚的海洋表面也能更好地锁住热量”,从而保护海洋最深处、记忆最密集的部分免受气候变化影响,但是在全球气候变暖和海洋温度升高的情况下,海洋上层混合层正在变薄,“就像变薄的床垫支撑力度不够一样,海洋的记忆力也正在减弱”。

更为严峻的是,研究合著者、美国华盛顿大学气候科学家Robert Jnglin Wills表示,“混合层深度逐渐变浅和由此导致的海洋记忆下降不是偶发事件,而会发生在全球大部分地区”。研究报告中提及,气候模型和地球系统模型均显示,到21世纪末,太平洋和大西洋多数区域的海洋记忆将大幅下降。

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在温室气体排放量偏少(Low)、正常(Medium)、偏多(High)情况下,海洋记忆的的未来变化情况;Historical代表过去海洋记忆的变化(横坐标代表年份,纵坐标代表海洋记忆指数)
图片来源:Global decline in ocean memory over the 21st century/Science Advances

海洋失忆严重影响各项未来预测

海洋记忆是研究人员预测未来海洋状况的重要指标。但是在这样的趋势之下,研究合著者、夏威夷大学马诺阿分校(University of Hawaii at Manoa)大气科学系教授Fei-Fei Jin表示,下降的海洋记忆以及海面温度的随机波动反应着海洋系统正在发生内在变化,这为未来预测带来了新挑战。

研究人员指出,海洋记忆通常可以帮助观测者提前几个月甚至一年的时间发现海洋表面温度异常并作出准备,记忆下降可能会导致预测出现不确定或者发现问题的周期缩短,面对未来可能会更频繁出现或者更强烈的海洋极端事件时,海洋记忆下降不是好的信号。

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图片来源:surfertoday.com

美国国家海洋和大气管理局(NOAA)下属西南渔业科学中心科学家、研究合著者Michael Jacox称,海洋热浪会导致全球海洋生态系统出现突然且显著的变化,其监测就会因海洋记忆下降而变得更不可控。据加拿大达尔豪斯大学(Dalhousie University)海洋学助理教授Eric Oliver介绍,海洋热浪是海洋系统的组成部分,与陆地温度一样,海洋温度也会时高时低,且每隔一段时间就会变得异常温暖或寒冷,异常温暖的情况就是海洋热浪。

温室气体的排放使海洋热浪频频出现且会影响生活在其中的海洋生物,适应环境变化的生物也许可以继续在变化的海域中生存,而只能生活在恒定环境中的生物必然会出现排斥反应,甚至整个种群是否仍能存在也未可知。此前在太平洋东北部持续三年的海洋热浪“Blob"就使得部分水母种群消失,海洋生物数量大幅减少。正如澳大利亚西澳大学(University of Western Australia)海洋生态学副教授Thomas Wernberg所言,“如果不能预测海洋热浪就不能主动采取措施(保护生物)”。

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图片来源:medium.com

这种预测的不确定性也会波及渔业管理。夏威夷大学马诺阿分校称,在渔业管理中,进行种群评估时使用的生物参数是基于海洋环境稳定的情况下的参数,而海洋记忆的下降很可能导致种群评估出现误差。因此,渔业管理也需要采取新的评估方式,如通过实时海洋监测等获取更精准的信息,这势必是一项浩大的工程。

除此之外,不稳定的海洋环境也会影响人类通过海洋预测世界各地的温度、降水情况,甚至极端天气事件。正如报告中所言,“在我们为全球变暖背景下更频繁的极端天气做准备时,应对海洋记忆丧失带来的预测难关至关重要”。当然,人类需要的不仅是新的预测指标或预测根据,而是真正解决气候危机,让海洋重新恢复记忆。

题图来源:Woods Hole Oceanographic Institution©Larry Madin
图片来源于网络,版权归原作者所有。

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