太平洋的长期“记忆”

科技工作者之家 2019-01-08

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数百年前在小冰河时期沉入极地地区的寒冷海水仍然影响着太平洋深处的温度走势。尽管太平洋深处的温度走势很小,但它们代表了地球系统中大量的能量。

海洋有着悠久的记忆。太平洋深处的海水在上一次看到阳光时,查理曼还是神圣罗马帝国皇帝,宋朝统治着中国,而牛津大学才刚刚上了第一堂课。在9世纪到12世纪,地球的气候比16世纪左右到来的小冰河时期普遍更暖。现在海洋表面温度又有回升,但问题是,海洋中最深的部分是否也是如此?

来自美国伍兹霍尔海洋研究所(WHOI)和哈佛大学的研究人员发现,太平洋深海的温度落后海面几个世纪,并且仍在进入小冰河时期的阶段。尽管大部分海洋都在响应现代的气候变暖,但太平洋深处可能正在降温。

“这些水域如此古老,并且在这么长的时间内没有接近水面,他们仍然‘记得’欧洲几百年前经历有史以来最寒冷的冬天时发生的事情。”Jake Gebbie说道。他是WHOI的物理海洋学家,也是2019年1月4日在《科学》杂志上发表研究的主要作者。

“气候在虽时间而变化。”哈佛大学地球与行星科学教授,该论文的共同作者Peter Huybers补充道。“一些局部变暖和降温的模式,如小冰河时期和中世纪暖期,都是众所周知的。我们的目标是建立一个模型来了解海洋的内在特性如何响应海洋表面的气候变化。”

该模型显示的结果令人惊讶。

“如果海洋表面在上一个千年的大部分时间里都在降温,那么与现代气候变暖隔绝的那部分海洋可能仍在降温。”Gebbie说。

当然,该模型是实际海洋的简化版。为了测试这一预测,Gebbie和Huybers将模型中发现的冷却趋势同19世纪70年代HMS Challenger上科学家们的温度测量结果以及20世纪90年代世界海洋环流实验的现代观测结果进行了对比。

HMS Challenger是一艘三桅帆船,最初的设计为一艘英国军舰,在第一次探索世界海洋和海底的现代科学探险中被使用。在1872年至1876年的探险期间,船员将温度计下沉到海洋深处,记录了超过5000次温度测量结果。

“我们筛除了历史数据中的异常值,并考虑了与温度计的压力影响和用于下沉温度计的麻绳伸展相关的各种校正。”Huybers说。

研究人员随后将HMS Challenger数据与现代观测数据进行了比较,发现正如预期的那样,由于20世纪地球变暖,全球海洋大部分区域都在变暖,但在太平洋约2公里深处却在降温。

“预测和观察到的趋势之间的密切对应使我们相信这是一个真实存在的现象。”Gebbie说。

这些发现意味着,在现代变暖开始之前的海面气候变化仍然会影响当今气候变暖的程度。 以前估计地球在上个世纪吸收了多少热量时都假设在工业革命开始时海洋处于热平衡状态。但Gebbie和Huybers估计,太平洋深处的冷却趋势导致20世纪吸收的热量被低估了约30%。

“在太平洋深处,那部分让海洋与含有更多温室气体的大气达到热平衡的热量显然已经存在了。” Huybers说,“这些发现推动我们进一步了解了导致中世纪暖期和小冰河期的原因,也让我们更好地理解现代变暖的趋势。”

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编译:李华 

审稿:alone 

责编:张梦

期刊来源:《科学》

期刊编号:0036-8075

原文链接:

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-01/whoi-tlm010419.php

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