近十几年来,虽然温室气体排放仍然加速上升,地球气候系统在持续吸收热量,但是全球表面温度却呈现增暖减缓甚至停滞的趋势。一些气候变暖怀疑论者开始借此质疑温室效应以及人类减少温室气体排放的必要性,但气候学家一直在努力分析两个现象之间的物理联系,期望能够找到变暖减缓的原因,并确定这种现象是否还会持续下去。
许多研究指出深层海洋吸收热量可以减缓全球表面温度的上升速度,但截至目前几乎所有的研究都认为大气中得到的热量主要储存在太平洋深处,增强的太平洋信风和副热带环流将表面热量输送至太平洋深层(300米以下),从而减缓了海面温度的上升速度。这意味着过去十几年间全球表面温度上升速度减缓的现象主要发生在厄尔尼诺-拉尼娜振荡的时间尺度上,未来2-7年内发生的厄尔尼诺就可能释放储存在太平洋的热量,恢复全球表面温度的上升速度。
通过分析观测数据,陈显尧教授与其合作者发现太平洋上层海洋热含量(0-1500米)在过去十五年并没有显著增加,而向深层输送热量主要发生在北大西洋和南大洋,并指出类似现象曾发生在1950-1970年代,两次事件中北大西洋0-1500米层海洋温度和盐度都具有非常显著并同步的多年代际振荡特征,说明盐度上升导致表层暖水下沉是热量向深层海洋输送的核心机制。作者指出,在温室气体持续加速排放的背景下,海面吸收的热量如何分配主要取决于海洋与气候系统的内部动力学过程,而这种内部变化过程也将决定未来气候变暖减缓可能持续的时间。如果深层海洋通过全球热盐环流过程吸收大气中的热量,则意味着全球变暖减缓还将持续10-15年。
该研究成果的发表引起了广泛的关注和反响。《经济学人》杂志在其文章插图中使用了“深水炸弹(depth charge)”一词强调了热量向深层海洋输送的重要性,凸显了本文对于当前关于气候系统中热量输送和存储机制研究的贡献。著名气候学家Judith Curry在其气候论坛主页上指出“这篇文章展示了气候变暖减缓难题中的一个重要组成部分”。
文章发表同时展现了物理海洋教育部重点实验室在全球变化研究领域的国际前沿地位,为实验室在该领域实现突破发展,进一步跻身国际前列起到了有效的推进作用。