人类活动导致海面温度季节循环加剧：新证据

人类活动在改变地球气候系统中的作用在各种环境现象中越来越明显。其中一种现象是海面温度（SST）季节性循环的加强，这是了解气候动态及其对全球生态系统影响的关键变量。一项新的研究表明，人类活动，特别是温室气体的增加，导致全球 SST 季节性循环发生重大变化。

海表温度增强的机制

海表温度的季节性循环是指海表温度在自然和气候因素共同作用下每年发生的波动。最近的研究表明，在过去几十年中，特别是自 1983 年以来，这一循环愈演愈烈，其中人类活动发挥了重要作用。刘等人 (2024) 在一项开创性研究中指出，全球海表温度变化增加了约3.9±1.6%，北半球出现显著热点，尤其是在热带和极地地区。

海表温度季节性循环的加强主要由温室气体(GHG) 驱动，这些气体会将热量困在地球大气中并影响海洋温度。然而，一些次要因素也导致了这一现象。这些因素包括气溶胶、海洋环流的变化以及季节循环时间的变化。

温室气体（尤其是二氧化碳 (CO2)、甲烷 (CH4)和一氧化二氮 (N2O) ）的增加导致全球气温上升。这些气体将红外辐射困在大气中，减少了散发到太空的热量，进而导致陆地和海洋表面变暖。全球变暖并不均匀，导致海洋动力学发生变化，例如海洋环流模式、热量储存和季节转换时间的变化。

虽然温室气体具有变暖效应，但气溶胶（悬浮在大气中的小颗粒）可以通过将阳光反射回太空而产生冷却效应。然而，气溶胶也会影响云的形成，从而影响海洋热量的分布。由于近几十年来空气污染法规的出台，人为气溶胶有所减少，这种冷却效应也减弱了，进一步加剧了海表温度的升高。

海洋环流模式，包括厄尔尼诺-南方涛动 (ENSO)和大西洋经向翻转环流 (AMOC)，也在调节海表温度方面发挥着重要作用。人类活动引起的变暖改变了这些环流的强度和模式，影响了海洋热量的分布。此外，季节性海表温度周期的时间也发生了变化，较暖的海水延续到传统上较冷的月份，导致观测到的海表温度加剧。

海表温度增强的区域差异

虽然全球海表温度季节性循环已经加剧，但这种变化的强度和时间在各个地区存在显著差异。这些地区通常被称为热点，它们的海表温度变化更为明显，一些地区的温度波动急剧增加，而另一些地区则只经历了微小的变化。

最近的研究最突出的发现之一是，北半球，尤其是热带和亚极地地区的海表温度季节性循环明显加剧。这些地区对全球变暖和海洋变化都极为敏感，因此更容易受到更频繁、更强烈的海洋热浪的影响。热带海洋对全球天气模式至关重要，因为它们会影响亚洲季风和飓风等大气现象，而这两种现象都可能因海表温度变化而加剧。

在极地地区，尤其是北极地区，海表温度的升高因北极放大现象而加剧，北极地区的变暖速度比全球其他地区更快。极地地区的快速变暖导致海表温度的季节性周期变化更加明显，温度升高的时期更长，而降温的时期更短。这些变化对于极地生态系统（包括海洋冰藻）尤其令人担忧，因为它们依赖于稳定的季节性海表温度模式。

人类活动导致的海表温度升高对海洋生物有着深远的影响。海洋生态系统，尤其是珊瑚礁、鱼类种群和浮游生物，对海洋温度的波动非常敏感。海表温度周期的时间和强度会扰乱许多海洋物种的繁殖、迁徙和觅食的季节性模式，从而对整个生态系统产生连锁效应。

对气候和天气模式的更广泛影响

海表温度季节性循环的加强对全球气候模式也有重大影响。海洋温度的变化影响大气环流、降水模式以及极端天气事件的频率和强度。最显著的影响之一是对热带气旋和季风降雨的影响，这两者都对海表温度波动敏感。

海表温度的升高导致热带气旋、飓风和台风的频率和强度增加。海面温度升高为这些风暴的发展提供了更多能量，导致天气事件更强烈、破坏性更强。例如，2017年大西洋飓风季的飓风数量空前，这是海表温度变化如何影响热带风暴强度的一个例子。

亚洲季风系统对印度和东南亚等地区的农业至关重要，它也对海表温度变化很敏感。海表温度季节性周期的变化会改变季风降雨的时间和强度，导致不同地区出现干旱或洪水。季风开始和结束时间的变化也会影响农作物生产周期，导致粮食不安全。

新的研究发现

近几十年来，越来越多的证据表明，人类活动，特别是温室气体 (GHG) 的排放，对自然气候变化产生了重大影响，包括海面温度的季节性循环。

中国海洋大学深海多圈层与地球系统前沿科学中心和物理海洋学实验室引导的一项新的研究，考察了过去 40 年（1983-2022 年）海表温度的季节性循环如何加剧。主要重点是了解人类引发的气候变化导致的全球变暖如何影响季节性海洋温度变化。

从历史上看，海表温度的季节性变化主要受太阳辐射、海洋环流和大气动力学等自然因素驱动。然而，随着大气中温室气体浓度的增加，出现了一个新的影响层——人为变暖。

研究发现，过去 40 年间（1983–2022 年），全球海表温度的季节循环增强了3.9±1.6%，与历史上海表温度的自然变化有显著差异。研究人员确定了几个海表温度季节性循环最为明显的区域，研究发现，热点区域（如北极亚极地环流）的加强程度高达 10%。

研究认为，海表温度季节性循环加剧的主要原因是温室气体排放量增加，尤其是二氧化碳 (CO₂) 和甲烷 (CH₄)。这些气体在大气中滞留更多热量，导致海洋表面变暖。另一个关键因素是气溶胶的减少，气溶胶曾起到冷却剂的作用。人为排放的这些变化导致混合层深度变浅，从而降低了上层海洋的热惯性并增强了 SST 的季节性。温室气体增加和气溶胶减少的结合导致季节性温度波动的强度增加。

此外，海洋热吸收增加和地表热通量季节性振幅抑制的直接影响也对北太平洋和北大西洋产生了影响。

温度季节性循环不仅在海面加强，而且在整个混合层中都加强。这种强化的海表温度季节性循环的影响延伸到上层海洋氧合的季节性变化，这是大多数海洋生态系统的关键因素。

思考

虽然温室气体增加是导致海表温度循环加剧的主要因素，但这些变化的具体机制是什么？海洋环流模式、云量和气溶胶变化等不同因素如何相互作用，从而加剧季节性海表温度变化？

参考文献：Fukai Liu, Fengfei Song & Yiyong Luo ，Human-induced intensified seasonal cycle of sea surface temperature.  Nature Communications volume 15, Article number: 3948 (2024) ，doi.s41467-024-48381-3

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