全球海洋变暖加速(1)
人类对于过去100多年气候变化的认识，一直有一朵挥之不去的“阴云”。因为所有评估气候变化的观测站点主要集中在北半球大陆地区；而在占地球表面积71%的海洋上，不仅站点稀疏，而且观测时间短。这极有可能导致基于陆地表面温度所计算出的全球温度存在较大偏差。最近关于海洋资料的分析，让这朵“阴云”逐渐散去，揭示出了一个惊人的事实：全球海洋正加速增暖……
从海洋看全球变暖
假若有外星人发现我们的地球，他们一定会给这个星球起一个诸如“水球”或“蓝球”这样的名字。因为我们的地球的确是一颗蓝色的水球：海洋覆盖了地球表面积的约71%，平均厚度达4千米，储存着地球上97%的水资源，海洋总质量达到1.4×1018吨。与之相比，大气总质量仅为5×1015吨，仅为海洋总质量的约 0.36%。考虑到海水的比热容远大于大气与陆地表面，海洋的热含量成为气候系统的主要热量。
进入地气系统的太阳辐射，经过大气、云层等的反射以及大气层的吸收之后，只有约51%可以加热地球表面，其中的70%被海洋吸收。在过去的100多年里，全球温室气体逐渐增加，使地球系统“困住”了更多的热量，直接驱动了全球变暖。这些能量90%以上都存储在海洋中；因此，海洋热含量变化是气候变化的一个核心指针。考虑全球气候变化时，我们甚至可以忽略大气和陆地表面温度的变化，而只分析海洋热容量的变化，就能够相当准确地了解地球气候系统的变化状况。换句话说，海洋热含量变化是全球变暖的一个重要观测事实，其直接贡献于海平面上升，因而对其进行准确估计是气候变化研究的一个重要科学问题。
, http://www.100md.com
地球表面分布着数以万计的气象观测站，其中历史最悠久的观测站已经有了200多年的连续观测历史，这些观测记录对于了解过去100多年，尤其是最近50多年的气候变化，发挥了至关重要的作用。不过，这些观测站主要分布在北半球大陆地区，并且即便如此，也因为沙漠、森林和冰川等的存在，站点的分布并不均一。因此，基于陆地表面计算出的全球温度，很有可能存在较大偏差。这是研究全球气候变化挥之不去的阴影：大气层顶观测的净能量收支与海洋能量变化不能匹配。因此，从美国大气海洋局(NOAA)的科学家于2000年发布第一条全球上层海洋热含量变化时间序列以来，全球海洋到底变暖了多少，一直是一个争议不断的问题。这主要源于过去海洋观测数据的不足，不仅数量偏少，而且质量不佳。
圖1.全球地球表面观测网络
, 百拇医药
图2.全球地球表面观测站点的分布，图片来自于世界气象组织(https：// www.wmo-sat.info/oscar/)
除了在长期气候变化监测上需要海洋数据外，要深刻理解诸如“厄尔尼诺”“拉尼娜”、南极绕极流、北大西洋震荡和太平洋年代际震荡等海洋异常现象，也需要详实的海洋资料；同时，海洋资料还是季节到年际时间尺度上预测气候变化的重要依据。
补足海洋资料缺失的拼图
为对全球海洋状况进行实时监测，从1998年起，国际上开始筹建全球实时海洋观测网 (Array for Real-time Geostrophic Oceanography，其缩写最初为ARGO，后改为Argo—这是古希腊神话中英雄伊阿宋所乘船的名字)。全球实时海洋观测网所用的自动剖面浮标是一种圆柱体状的自沉浮装置，长约1.5米，重45千克左右。一旦投放入海，浮标会自动下潜至1000米深的水中，随着洋流漂移数天，一般为10天；之后会再次下潜1000米，抵达2000米深度后慢慢上升，回到海洋表面，并在上升过程中利用自身携带的电子传感器，逐层测量海水的温度和盐度等海洋环境数据。在海面到2000米水深范围内，每个浮标可以收集到至少70层、最多250层的垂向观测数据。当浮标到达海面后，会自动将这条剖面数据发送给卫星，并由卫星对该剖面定位，然后通过卫星地面接收站将观测的剖面数据和定位信息转送给浮标用户；随后，浮标会再次下潜，进入下一个观测循环。这种浮标具有不需要日常维护、不易受到人为损坏的优点，被视为“海洋观测手段的一场革命”。它们可以在茫茫大海上自动运行四五年，直至浮标自带的电池容量耗尽为止。通常，一个浮标在其生存期内能够获得140～180条剖面，通过不断回收与投放，自动剖面浮标已成为探测海洋世界的新手段，可以长期、自动、实时和连续获取大范围的深层海洋资料。
, 百拇医药
图3. Argo计划自2000年正式实施以来，包括美国、澳大利亚、法国、英国、德国、日本、韩国、印度和中国等在内的近40个国家和团体在全球海洋共布放了超过1.4万个Argo浮标，组成了全球实时海洋观测网，从而在真正意义上实现了对全球海洋中上层海水的实时观测
图4.最新的全球Argo浮标的分布，全球有将近4000个浮标对海洋进行连续不断的观测，为国际社会提供了超过200万幅来自大洋的海洋环境图像
随着全球“核心Argo”网的建成以及剖面浮标技术的不断创新发展，该计划又提出继续向为冰所覆盖的两极海区、赤道、西边界流区和重要边缘海(包括日本海、地中海、黑海、墨西哥湾和南中国海等)拓展，并派生出了“生物地球化学Argo(BGC-Argo)”和“深海Argo(Deep-Argo)”等两个子计划。早期的Argo浮标无法在冰覆盖海区进行观测。如今，装备有探冰传感器的浮标可以待浮标漂移到无冰海区后，再浮出水面发送观测资料；也可以把资料暂时储存起来，等夏天冰盖融化后再把资料发回地面，Argo数据已经成为海洋和大气研究中重要的数据来源和参考依据。, 百拇医药(魏科)
从海洋看全球变暖
假若有外星人发现我们的地球，他们一定会给这个星球起一个诸如“水球”或“蓝球”这样的名字。因为我们的地球的确是一颗蓝色的水球：海洋覆盖了地球表面积的约71%，平均厚度达4千米，储存着地球上97%的水资源，海洋总质量达到1.4×1018吨。与之相比，大气总质量仅为5×1015吨，仅为海洋总质量的约 0.36%。考虑到海水的比热容远大于大气与陆地表面，海洋的热含量成为气候系统的主要热量。
进入地气系统的太阳辐射，经过大气、云层等的反射以及大气层的吸收之后，只有约51%可以加热地球表面，其中的70%被海洋吸收。在过去的100多年里，全球温室气体逐渐增加，使地球系统“困住”了更多的热量，直接驱动了全球变暖。这些能量90%以上都存储在海洋中；因此，海洋热含量变化是气候变化的一个核心指针。考虑全球气候变化时，我们甚至可以忽略大气和陆地表面温度的变化，而只分析海洋热容量的变化，就能够相当准确地了解地球气候系统的变化状况。换句话说，海洋热含量变化是全球变暖的一个重要观测事实，其直接贡献于海平面上升，因而对其进行准确估计是气候变化研究的一个重要科学问题。
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地球表面分布着数以万计的气象观测站，其中历史最悠久的观测站已经有了200多年的连续观测历史，这些观测记录对于了解过去100多年，尤其是最近50多年的气候变化，发挥了至关重要的作用。不过，这些观测站主要分布在北半球大陆地区，并且即便如此，也因为沙漠、森林和冰川等的存在，站点的分布并不均一。因此，基于陆地表面计算出的全球温度，很有可能存在较大偏差。这是研究全球气候变化挥之不去的阴影：大气层顶观测的净能量收支与海洋能量变化不能匹配。因此，从美国大气海洋局(NOAA)的科学家于2000年发布第一条全球上层海洋热含量变化时间序列以来，全球海洋到底变暖了多少，一直是一个争议不断的问题。这主要源于过去海洋观测数据的不足，不仅数量偏少，而且质量不佳。
圖1.全球地球表面观测网络
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图2.全球地球表面观测站点的分布，图片来自于世界气象组织(https：// www.wmo-sat.info/oscar/)
除了在长期气候变化监测上需要海洋数据外，要深刻理解诸如“厄尔尼诺”“拉尼娜”、南极绕极流、北大西洋震荡和太平洋年代际震荡等海洋异常现象，也需要详实的海洋资料；同时，海洋资料还是季节到年际时间尺度上预测气候变化的重要依据。
补足海洋资料缺失的拼图
为对全球海洋状况进行实时监测，从1998年起，国际上开始筹建全球实时海洋观测网 (Array for Real-time Geostrophic Oceanography，其缩写最初为ARGO，后改为Argo—这是古希腊神话中英雄伊阿宋所乘船的名字)。全球实时海洋观测网所用的自动剖面浮标是一种圆柱体状的自沉浮装置，长约1.5米，重45千克左右。一旦投放入海，浮标会自动下潜至1000米深的水中，随着洋流漂移数天，一般为10天；之后会再次下潜1000米，抵达2000米深度后慢慢上升，回到海洋表面，并在上升过程中利用自身携带的电子传感器，逐层测量海水的温度和盐度等海洋环境数据。在海面到2000米水深范围内，每个浮标可以收集到至少70层、最多250层的垂向观测数据。当浮标到达海面后，会自动将这条剖面数据发送给卫星，并由卫星对该剖面定位，然后通过卫星地面接收站将观测的剖面数据和定位信息转送给浮标用户；随后，浮标会再次下潜，进入下一个观测循环。这种浮标具有不需要日常维护、不易受到人为损坏的优点，被视为“海洋观测手段的一场革命”。它们可以在茫茫大海上自动运行四五年，直至浮标自带的电池容量耗尽为止。通常，一个浮标在其生存期内能够获得140～180条剖面，通过不断回收与投放，自动剖面浮标已成为探测海洋世界的新手段，可以长期、自动、实时和连续获取大范围的深层海洋资料。
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图3. Argo计划自2000年正式实施以来，包括美国、澳大利亚、法国、英国、德国、日本、韩国、印度和中国等在内的近40个国家和团体在全球海洋共布放了超过1.4万个Argo浮标，组成了全球实时海洋观测网，从而在真正意义上实现了对全球海洋中上层海水的实时观测
图4.最新的全球Argo浮标的分布，全球有将近4000个浮标对海洋进行连续不断的观测，为国际社会提供了超过200万幅来自大洋的海洋环境图像
随着全球“核心Argo”网的建成以及剖面浮标技术的不断创新发展，该计划又提出继续向为冰所覆盖的两极海区、赤道、西边界流区和重要边缘海(包括日本海、地中海、黑海、墨西哥湾和南中国海等)拓展，并派生出了“生物地球化学Argo(BGC-Argo)”和“深海Argo(Deep-Argo)”等两个子计划。早期的Argo浮标无法在冰覆盖海区进行观测。如今，装备有探冰传感器的浮标可以待浮标漂移到无冰海区后，再浮出水面发送观测资料；也可以把资料暂时储存起来，等夏天冰盖融化后再把资料发回地面，Argo数据已经成为海洋和大气研究中重要的数据来源和参考依据。, 百拇医药(魏科)