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深海帮助我们了解几百年前的气候

2019年01月11日 14:01    作者:    来源:蝌蚪五线谱    [纠错]

  大约700年前,在人类开始向大气中排放碳并使气候变暖之前,地球在长达数个世纪内处在冷却期,也就是小冰河时期。

  现在,新的研究发现,在太平洋的深处仍然保留着这一寒冷时期的记忆。在太平洋下两公里的地方,正变得有点冰凉,因为在小冰河时期最后一次留在地面上的水,才刚刚与更深、更温暖的水混合起来。

  研究人员Jake Gebbie是马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的物理海洋学家,他表示,过去时代的温度在现代产生的回响对于现代气候科学家来说非常重要,因为海洋储存热量的能力会影响到陆地和大气。

  Jake Gebbie说:“要了解气候变化,就是要试着去研究热量和碳在地球系统中的运动方向和路径。”

  向深处潜去

  Gebbie和他在哈佛大学的同事Peter Huybers先前发现,太平洋深处的水确实非常古老。研究人员在2012年报告说,地表以下约2.5公里处的海水在1000年前是海平面。Gebbie说,这意味着,科学家应该能够通过检查太平洋深处的水,来发现一些揭示过去的海洋表面是什么样子的线索。

  Gebbie说,问题在于很难研究海洋的下半部分。自2002年以来,一个名为Argo计划的国际组织利用浮动仪器测量全球的温度、盐度和其它海洋特征。但是,这些仪器不能在低于2公里的大洋底部运行。Gebbie说,上一次全球深度调查是20世纪90年代进行的世界海洋环流实验。

  使用该调查的数据,Gebbie和Huybers训练了一种模拟海洋现代环流模式的计算机模型。但是他们需要一些真实的数据进行比较。幸运的是,他们在第一次现代海洋调查、也就是19世纪70年代中期的英国皇家海军舰艇挑战者号中,得到了相关数据。

  旧数据中的新生命

  HMS挑战者号是一艘英国调查船,在1872年至1876年间进行了130,000公里的探险。挑战者号的工作人员定期将绑在绳索上的温度计降至2公里以下。 Gebbie和Huybers必须稍稍校正这些数据,因为深海中的压力会压缩旧式温度计中的汞,从而使测量结果产生偏差。

  这些修正后的数据显示,在过去的125年中,大西洋中不同深度的水都已经变暖,而20世纪,太平洋则在1.8和2.6公里深的水域中出显示出了冷却的趋势,相关研究已经发表在1月4日的《科学》杂志上。

  研究人员表示目前还不清楚水冷却的程度怎么样,但冷却的幅度不大。可能在0.036度到0.144华氏度(0.02度和0.08摄氏度)之间。Gebbie表示这些数字是初步的,研究人员计划仔细研究数据,使其更精确。

  Gebbie说,大西洋和太平洋之间出现温差是有道理的。大西洋水域比太平洋水域更容易混合。Gebbie表示,这部分是因为寒冷、密集的水从南极和北极地区进入大西洋。这些水很快下沉到底部,迫使不同的水源搅拌融合。而太平洋地区面积更大,根本没有水源从北部补充进来,所以深水域的水在底部附近停留的时间更长。

  这意味着旧的气候模式也会延长。Gebbie表示,在这种情况下,冷却趋势是由两个不同时期的旧地表水混合引起的。第一种地表水来自中世纪暖期——大约公元950年到1250年之间的一个温暖时期。那时位于太平洋的地表水,现在已经位于水深超过2公里的地方,并且正在被小冰河时期的冷水取代。

  然而所有这一切都被现代变暖所掩盖。Gebbie表示,在中世纪暖期至小冰期海洋表面温差约为0.4摄氏度。这种差异保持了900多年。但相比之下,根据美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的数据,自1901年以来,海面温度上升了0.8摄氏度。Gebbie说,未来几个世纪的气候科学家将无法看到太平洋数据中有关中世纪暖期或小冰期的任何迹象它们都将在20世纪的全球变暖的影响下而被完全清除。

  尽管如此,这些发现对现今的研究很重要。Gebbie表示,把深海的情况考虑在内将有助于气候建模人员对未来气候变化做出更好的预估。

  “如果你真的想要深入了解几十年甚至更长时间的长期气候趋势,你就不能忽视深海,” Gebbie说。 

【责任编辑:默默】

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