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科普|怎样给海洋测体温?

 zhb学习阅览室 2021-11-08

近百年来,人类的社会、工业等活动不断消耗着储存在地球内部亿万年的煤炭、石油、天然气等化石燃料,释放出大量二氧化碳等温室气体。

空气中越来越多的温室气体就像棉被一样盖住了地球,使得地球不断被“捂热”,地球气候系统的能量逐渐增加,这就是全球变暖。全球变暖增加的能量90%以上都存储在海洋中,使得海水变暖、发烧。当你发烧时量体温可以用额头、腋下等各式体温计,那么大海发烧了我们该怎么测量出温度呢?

给海洋测体温的“探海神器”

为了测量海洋温度,科学家们发明了各式各样的“探海神器”。不同的仪器适用于不同的观测条件、地理位置、观测平台或者测量精度。这里有大型的需使用科考船上的吊臂才能进行观测的CTD仪器(温盐深探仪)、有水下的小飞机——水下滑翔机、有非常精巧的抛弃式探温仪XBT、还有人类装备在海陆双栖的哺乳动物(如海狮等)身体上的仪器……

CTD仪器(温盐深探仪)

放置于哺乳动物身上的仪器。

水下滑翔机

XBT(抛弃式探温仪)

Argo(地转海洋学实时观测阵)

作者在地中海投放XBT仪器。

因为依赖于航船和人力的观测手段费时、耗力,长期以来科学界呼唤一种可以自动进行大规模观测的仪器。“探海神器”Argo应运而生:它是一种水下的自动浮、沉的圆柱体装置,长约1.5米、重约45千克,学名叫“地转海洋学实时观测阵”。

Argo在海洋中的观测流程

这种“神器”一旦下水,就不需要日常维护,也不易受到人为损坏,所以可以长期、自动、实时和连续获取大范围、深层的海洋资料。

海洋正成为全球变暖的储热罐

在各种“探海神器”的加持下,人类对海洋的温度探测已经几乎覆盖了全球上层2000米的所有开阔海域,这为我们不断地监测海温提供了基础。这么多的测量数据传回之后,怎么算出海洋平均温度呢?这就需要进一步进行数据校准及数据均一化工作。后者是把不均匀分布的海洋数据处理为规则的网格化数据的过程。

1958—2020年全球上层2000米海洋热含量变化。红色样条表示比1981—2010年平均状况偏暖;蓝色样条表示比这30年的状况偏冷;黑色线为月平均海洋变化。

监测数据表明,海洋变暖正在加速!1986年以后海洋上层2000米变暖速率是1958—1985年间的8倍。过去的80年间,每一个10年都比上一个10年更暖。

如何让海洋退烧

海洋发烧对我们人类和地球的生态系统都已经造成了很多负面影响,例如:海平面上升、强台风更强、珊瑚礁生态系统退化、海洋鱼类种群变化等。研究也表明,海洋变暖在21世纪将持续。

过去(1958年至今)和未来(2020年—2100年)的全球0~2000米海洋热含量变化图。虚线为气候模型的模拟结果,实线为中国科学院大气物理所监测数据(红色:维持高温室气体排放;紫色:可以接近实现《巴黎协定》目标。)

2015年,全球各国政府首脑同聚一堂,签订了《巴黎协定》,这为人类共同解决气候变化设定了目标。《巴黎协定》目标是:把全球气温上升幅度控制在工业化水平之上2℃以内,并为控制在1.5℃以内付出努力。

民众可以为应对和解决气候变化做些什么呢?首先,要养成节约能源的习惯:多选择乘坐公交车、骑自行车,减少使用私家车。在穿衣等日常生活中,践行“勤俭节约”这个理念。同时,少用或者不用塑料袋。

文图:成里京(中国科学院大气物理研究所)

绘图:骆玫

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