赤道東太平洋冷卻導致「全球變暖間斷」—新聞—科學網

2020-12-04 科學網
解密氣候科學最大謎團
赤道東太平洋冷卻導致「全球變暖間斷」

 

我認為這些強有力的證據已經說明了問題。「間斷」是赤道東太平洋長達十年的氣候變冷所致。

太平洋是揭開「全球變暖間斷」謎團的關鍵。圖片來源：Tim Graham

 

在神秘的「全球變暖間斷」現象持續了長達16年之後，科學家有望得出一個令人信服的解釋。這個氣候科學的最大謎團於1997年末開始出現，當時並沒有人發現這一點。

 

1997年末，吹過太平洋的熱帶信風出現了微妙的減弱。通常情況下，這些信風將被太陽曬熱的海水吹向印度尼西亞。隨著信風的減弱，溫暖的海水向南美洲流動，形成壯觀的厄爾尼諾現象。1998年，全球平均溫度創歷史新高。在此之後，全球變暖停止。

 

全球變暖間斷

 

目前，科學家正全力探究「全球變暖間斷」現象背後的深層次原因。一些人認為太陽、火山甚至汙染可能是罪魁禍首，但最新研究指出，解釋這種異常現象的關鍵是海洋。最大「嫌疑對象」是1997~1998年的厄爾尼諾現象，其將大量來自海洋的熱量輸送至大氣中——這已足夠使赤道太平洋進入一個持續很久的低溫狀態，也抑制了全球變暖的速度。

 

科羅拉多州博爾德市美國國家大氣研究中心（NCAR）氣候學家Kevin Trenberth說：「1997~1998年的厄爾尼諾現象引發了太平洋地區的一系列變化，我認為這很有可能是『間斷』的開始。」根據這一理論，在接下來的幾年裡，熱帶太平洋地區將從目前的寒冷狀態「走出來」。

 

鮮明對比

 

一張全球大氣層氣溫圖清晰地顯示了「間斷」的存在，這與之前預測的全球氣溫在過去20年快速變暖的結果相矛盾。政府間氣候變化專門委員會（IPCC）曾在2013~2014年度評測前進行過一次模擬，結果顯示，全球氣溫在1988年至2012年間，以平均每十年0.21攝氏度的幅度增長。相反，由埃克賽特市英國氣象局和英國諾維奇市東安格利亞大學氣候研究所觀測到的同一階段氣候變暖數據僅有每十年0.04攝氏度的增長。

 

一個最簡單的解釋是自然可變性。正如每日氣溫會有冷暖變化一樣，氣候波動也會使全球氣溫冷暖無常，這種影響會持續數年乃至數十年。過往的氣候數據證明了一些熱浪和寒流的存在，它們自古有之，且氣候模型暗示，兩者中的任意一種均可以在由溫室氣體導致的氣候變暖過程中發生。

 

但是，IPCC的氣候模擬沒有將這種特殊的「間斷」影響考慮進去，這導致許多研究者對氣候變暖表示懷疑。一些科學家得出的結論與IPCC的結論剛好相反，他們認為氣候模型過高估計了溫室氣體的影響，未來的氣候變暖並不會如模型預測的那般嚴重，因此不必要感到恐懼。

 

其他科學家認為，氣候變暖與長期氣溫趨勢相違背，且古氣候數據也不能通過直接延伸當前氣候數據來代表。此外，許多研究者警告說，評估模型是基於相對短期的氣候變化數據，麻薩諸塞州麻省理工學院氣候科學家Susan Solomon說：「如果你對全球氣候變化感興趣，那麼你必須將研究的時間範圍擴大到50年至100年才可以。」

 

忽冷忽熱

 

在「間斷」發生前，赤道太平洋的溫度經歷了不尋常地上升。這是受厄爾尼諾現象影響的結果。該現象從1997年持續到1998年，導致全球各地出現各種極端天氣現象——從智利洪水到美國乾旱，再到墨西哥和印度尼西亞的森林大火。但厄爾尼諾現象很快就消散了——和它的突然爆發一樣迅速。到1998年年底，厄爾尼諾現象的反效應拉尼娜現象出現，席捲著寒冷的海水回流到赤道太平洋。更重要的是，這一回流現象導致整個東太平洋的水溫回冷，其效果或多或少一直持續到今天。

 

海水溫度的波動被稱作拉馬德雷現象（PDO），這種現象或許是解開「間斷」謎團的關鍵。PDO每隔15~30年循環一次，處於正位相階段時會形成厄爾尼諾現象，導致全球氣候變暖，並在接下來幾十年中將太平洋東部和中部的熱量散發出來。

 

此後該地區會變冷，並進入負位相階段形成拉尼娜現象。拉尼娜現象將赤道深海中的冷海水帶到表層，導致氣候變冷。研究者早在1997年便發現了PDO模式，但直到最近才開始了解它是如何與大範圍的海水洋流模式相融合及其對解釋「間斷」的意義。

 

2011年，NCAR的Gerald Meehl領導的研究小組報告稱，他們成功將一個PDO模型嵌入到全球氣候模型中，並導致全球氣候變暖的進程中斷了10年。這是一個重大的發現。

 

最新「間斷」中所記錄的海洋溫度數據解釋了原因：在一項後續研究中，NCAR研究者證明自1998年後，有更多熱量流入海底，這有助於避免大氣溫度的升高。在第三篇論文中，該團隊使用電腦模型記錄了該過程的另一個方面：當PDO轉為正相位時會使得表層海水和大氣的溫度升高，導致持續數十年的快速全球變暖。

 

去年，加州拉荷亞市斯克裡普斯海洋研究所的Shang-Ping Xie和Yu Kosaka取得了一個關鍵的突破性進展。兩人另闢蹊徑，利用近幾十年實際的表層海水溫度設計出一個赤道東太平洋模型，然後利用此模型觀察世界其他地區的氣溫變化。他們的模型不僅重造了全球氣溫中的「間斷」，還再現了一些受「間斷」影響而生成的季節性和區域性氣候趨勢，包括許多地區的氣候變暖和北方更加嚴寒的冬天。

 

加拿大維多利亞市氣候模擬和分析中心氣候模型分析師John Fyfe說：「當見到這篇論文時，我受到了極大啟發。」但他認為該模型並不能解釋所有問題。Fyfe補充道：「該模型沒有回答是什麼導致了熱帶冷卻現象。」

 

同樣供職於NCAR的Trenberth和John Fasullo專門研究冷卻現象的成因，他們將風向和海洋數據一併考慮在內，解釋該模型的成因。他們的研究詳細解釋了熱帶信風是如何與拉尼亞現象一道使熱帶海水向西流動，並最終沉入深海。這一過程同時會使東赤道區域海底較冷的海水向表層海水流動。

 

在極端條件下，例如1988年的拉尼亞現象，這一過程可能會促使PDO進入負位相階段。一項對歷史數據的分析也證明了Trenberth等人的結論：二戰後的幾十年經歷了一個氣溫較低的時期，而這一時期正好處於PDO的負位相階段。此後，地球氣溫在1976年至1998年之間經歷了一次大幅度升溫，而這一時期又正好處於PDO的正位相階段。

 

紐約州哥倫比亞大學氣候學家Mark Cane說：「我認為這些強有力的證據已經說明了問題。『間斷』是赤道東太平洋長達十年的氣候變冷所致。」（段歆涔）

 

《中國科學報》 (2014-01-21 第3版 國際)

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