我们的气候影响海洋

海洋是巨大的:它们覆盖地球表面的71%,平均有5千米深。和海洋正在改变。人类已经增加了大量温室气体,主要是二氧化碳(有限公司₂),在大气中。这导致大气降雨和蒸发温暖而变化。气候变化导致海洋温度上升,从表面到海底(图1)。海洋盐度(盐溶解在海水的数量)将在非常大的区域,因为降雨/蒸发变化。大气的部分额外的股份有限公司₂最终进入海洋。这种额外的有限公司₂被称为人为碳,这意味着“人类碳”,因为它来自于人类活动,像从汽车使用汽油或工厂使用煤或天然气。这些能源被称为化石燃料。当有限公司₂在海水中溶解,水变得酸性更强,这是有害的贝壳和骨骼。氧气是另一个非常重要的海洋和大气的气体。许多海洋生物需要氧气,我们已经看到的氧气溶解在海水下降,主要是由于气候变暖。

我们如何理解气候和预测其未来?首先,我们观察海洋、大气、土地和太阳。我们观察他们是如何改变由于化石燃料的燃烧,土地利用变化,和其他人类的影响。然后我们建立、运行和提高巨大的计算机模型基于我们观察。这些模型允许我们测试关于气候如何操作和预测未来的气候。观察我们,越多越好模型和更好的预测/预测。

海洋气候变化我们观察到什么?

海洋学家一直在测量海洋数百年来。我们大多使用(“GO-SHIP船只¹”)。大约30到40年前,卫星开始观察海洋表面,和卫星通讯开始允许机器人回到实验室仪器发送信息,不需要船。现在机器人工具测量世界海洋的上半部分每10天(3]。但是船的测量仍然需要测量海洋非常准确地从上到下,并测量海洋化学对生活很重要,比如大量的碳,氧,和营养。

温度变化

温度是最基本的海洋船舶财产我们测量。在大多数地方在地球上,在海洋的上部温度上升在过去的50年(图1一个),因为海洋上方的大气变暖。我们还观察到温度变化到海洋的底部。最底温度变暖在南极发生(图1 b)。这是因为,南极洲附近,只需要几年的冷,重表面水沉到海底,所以在这些水域很快发生变化。然而,在过去的几十年里,已经有越来越少的很冷,南极洲海岸的重水。因为有更少的冷水,底部是热身。

通过这两个大气变暖的海洋上几乎无处不在,变暖的海洋深海大多在Antarctica-the已经超过90%的额外热量在地球气候系统。当海洋变暖的时候会发生什么?水膨胀。这使得海面上升,海平面上升。海平面也在不断上升,因为大气变暖融化冰,像冰川和冰原,这水进入大海。这两个效应的贡献同样海平面上升。

盐度变化

盐度是第二个重要的物理量,我们测量。海水是咸的,正如你所知道的从一个惊喜在海滩上一口水。海洋中盐的总量几乎没有变化,但下雨很多,稀释了淡水和海水盐度下降。哪里有大量蒸发,海水盐变得更加集中和盐度上升。如果海水是咸的,那么重。咸接近冰点的水很重,和充满海洋的底部。

降雨和蒸发正在改变,因为温暖的气氛可以容纳更多的水蒸气,把它从干旱地区多雨地区,包括在海洋。船舶和机械测量,我们发现越来越咸咸海洋区域和新鲜的海洋地区正变得更新鲜。这意味着干旱地区变得越来越干燥机越来越多雨潮湿地区。这也是发生在陆地上,但它是更难测量降雨和蒸发比测量海水盐度变化。盐度测量已经成为这个星球上的雨量计。

二氧化碳(有限公司₂)的变化

气候变化主要是由增加有限₂在大气中。有限公司₂正在上升,因为人类燃烧化石燃料。从我们的船测量,我们已经看到,大约25 - 30%的额外的股份有限公司₂通过气泡进入海洋,困在表面波。这听起来像一个好服务,海洋提供清除大气一点。但是当公司₂溶解在水里,水就变得微酸性。海水和雨水都是微酸性。当额外的股份有限公司₂从大气中在海水中溶解,甚至使它更多的酸性。这就是所谓的海洋酸化,它可以摧毁一些海洋生物造成贝壳和骨骼更容易溶解,这意味着生物可能最终规模较小或畸形,甚至死亡。

洋流的变化

连接的大部分海洋洋流(图2)正在改变略因为海水温度和盐度的变化,因为风正在改变。从船上测量从海洋的另一边(图3 c),我们能说多少水海洋从一个到另一个移动,移动到多少深海寒冷地区(格陵兰岛和南极洲附近),绕在深海,多长时间,回来温暖的表面。这些洋流被称为推翻循环有时也被称为海洋传送带。推翻循环气候变化是很重要的,因为它携带热量和碳。推翻环流的变化可以冷暖整个海洋。

从船舶海洋观测的进步

在1800年代末,有观察世界海洋的巨大进步。海洋温度测量与水银温度计,蒸发海水的盐度测量样品和重剩下的干盐。在1900年代早期,这些测量变得更加准确和容易:温度计是改善和实验室方法测量盐度发明。这些方法被使用,直到1950年代。

现代海洋学出生在1950年代和1960年代,当数字传感器温度、盐度和压力(深度)的指标。碳、氧、营养和速度测量也有所改善。在图3 b,你可以看到一个框架用仪器和水取样瓶连着一根电线。这个设备是降低了从船上。船上的计算机实验室从仪器接收信号通过导线。实验室还将命令发送到瓶子收集水。

在1980年代末,空间机构推出地球卫星观察²。一些卫星测量海洋表面温度和其他有用的表面性质。全球海洋观测在匹配的卫星,作为世界的一部分(WOCE海洋环流实验³1990年代)。WOCE采样每一个海洋盆地,从海面到海底(图3 c)。我们了解了很多关于温度、盐度、碳、氧、营养,因为WOCE和洋流。

在2010年代和2000年代,我们发现海洋足够改变,其变化可以被测量。我们一直测量每10年大约一半的WOCE路线的一部分GO-SHIP计划(图3 c),记录全球海洋从上到下的变化(5]。我们的研究船(图3一)跨越海洋盆地的最高时速约10节(18 km / h,所以骑自行车速度)。为GO-SHIP收集数据,船只停止降低仪器每隔60公里海底然后再拉回来,这需要大约4 h。完成“线”在海洋需要几个月。GO-SHIP船上测量是由许多不同的国家。国家代表说话经常协调。重大决策改善已经在会议上什么叫OceanObs每10年。

成为一个海洋

船将是我们继续观察信息来源深温度、盐度、full-ocean化学变化,现在也看生物。每年,我们需要这样做在接下来的几十年。所以,我们需要你成为一个海洋。你可以成为一个物理海洋学家和研究全球洋流,化学海洋学家和研究盐度变化和营养物质,或海洋生物学和生物研究海洋酸化的影响。海洋的等待你!

术语表

气候变化:↑气候平均天气(温暖、凉爽、多雨、干燥)。气候变化是气候的自然变化。气候变化是由于人类活动的变化。

盐度:↑的重量每公斤盐溶解在海水中。单位的盐度通常写成克每千克盐的海水。

人为碳:↑碳在海洋中,人类燃烧化石燃料的结果。

海洋酸化:↑海水的酸性的增加,由于增加人为碳。海水总是微酸性总是存在,因为二氧化碳从大气中溶解,但酸化是这个酸度的增加。

推翻循环:↑世界海洋的电流连接水域内的表面和底部的海洋,并连接等大型海洋太平洋,大西洋,北冰洋,印度,南极地区。

的利益冲突

作者说,这项研究是在没有进行任何商业或金融关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

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引用

[1]↑大黄酸,M。、Rintoul s R。青木,S。坎波斯,E。钱伯斯,D。费利,r。,等。2013。“观察:海洋,”2013年气候变化:物理科学基础。工作组的贡献我的第五次评估报告政府间气候变化专门委员会d .秦,eds t·f·斯托克G.-K。普拉特纳先生,m . Tignor j . s . k .艾伦Boschung(剑桥;纽约:剑桥大学出版社)。

[2]↑格鲁伯,N。克莱门特,D。、卡特、b R。费利,r。范Heuven年代。Hoppema, M。,等。2019。人为的海洋碳汇有限公司₂从1994年到2007年。科学363:1192-9。doi: 10.1126 / science.aau5153

[3]↑Roemmich D。阿尔弗德,M。Claustre, H。约翰逊,K。,国王,B。Moum, J。,等。2019。阿尔戈的未来:一个全球性、大吃刀,多学科的数组。前面。3月科学。6:439。doi: 10.3389 / fmars.2019.00439

[4]↑Talley LD》2013。关闭全球推翻循环通过印度,太平洋和南部海洋:图表和传输。海洋学26:80 - 97。doi: 10.5670 / oceanog.2013.07

[5]↑Sloyan, b . M。Wanninkhof, R。Kramp, M。,约翰逊,g . C。、Talley l D。Tanhua, T。,等。2019。全球海洋舰载水文调查程序(GO-SHIP):一个集成的多学科的海洋科学的平台。前面。3月科学。6:445。doi: 10.3389 / fmars.2019.00445

脚注

1。↑http://www.go-ship.org/。

2。↑https://podaac.jpl.nasa.gov/CoreMeasurements。

3所示。↑https://www.nodc.noaa.gov/woce。