全球海洋热含量和北大西洋环流：1993-2020 年趋势

地球海洋是大气中多余能量的主要热源，吸收了人类引起的全球变暖产生的约 90% 的热量。海洋热含量 (OHC) 是地球能量不平衡的关键指标，在气候变化中发挥着重要作用。特别是，北大西洋通过大西洋经向翻转环流 (AMOC) 在调节区域和全球气候系统方面至关重要，该环流负责将大量热量从热带地区输送到高纬度地区。

1993 年至 2020 年期间，全球海洋热含量和北大西洋热输送都发生了巨大变化，在这几十年中观察到了显著的变暖现象。一项新的研究探讨了影响这些趋势的关键因素、北大西洋热输送与更广泛的气候系统之间的相互作用以及对地球气候的潜在长期影响。

全球海洋热含量：趋势与观测（1993-2020 年）

海洋热含量是了解地球能量平衡的关键变量。海洋从大气中吸收热量，这一过程导致海面温度和次表层海洋温度发生变化。自 20 世纪 90 年代初以来，随着 Argo 计划等观测系统的出现，海洋热含量的测量范围不断扩大，该计划在世界各地的海洋中部署了自主浮标。这项技术极大地提高了我们监测海洋温度和检测长期趋势的能力。

过去三十年来，全球海洋热含量稳步上升。1993 年至 2020 年间，海洋上层 700 米的热含量每十年上升约 0.1-0.2°C，热带地区和南半球的变暖最为显著。这些变化反映了进入地球气候系统的能量（主要通过太阳辐射）与发射回太空的能量之间的不平衡。虽然海洋缓冲了这种能量的增加，但由此导致的海洋温度上升对全球气候模式有着深远的影响。

海洋热含量增加会导致海水热膨胀，这是海平面上升的一个重要因素。研究表明，过去几十年来，OHC 的增加是全球海平面上升的主要原因。例如，据估计，1993 年至 2020 年期间 OHC 的增加对观测到的海平面上升贡献高达 70%。

海洋热量分布并不均匀，某些海洋区域比其他区域经历了更强烈的变暖。特别是太平洋和大西洋表现出不同的热量积累模式。北大西洋在全球海洋热量分布中起着至关重要的作用，因为它有动态洋流，包括将暖水从热带输送到北极的墨西哥湾流。这种热量输送有助于调节附近地区（包括欧洲和北美）的气候。

有研究表明，北大西洋在 1993 年至 2020 年期间经历了变暖和变冷两个阶段。从 1993 年到 2005 年，该地区显著变暖，随后经历了短暂的降温期，直到 2015 年左右，变暖恢复。这些波动被认为与洋流的自然变化以及大气和海洋环流模式的长期变化有关。

北大西洋热输送：关键过程和趋势

北大西洋通过 AMOC 在全球热量输送系统中发挥着关键作用，AMOC 是一个大规模的洋流系统，它将暖水向北移动，将冷水向南移动。AMOC 负责从热带向高纬度地区（特别是欧洲）输送大量热量，有助于调节该地区的气候。AMOC 强度和结构的变化对海洋热量分布有直接影响，并对区域气候产生深远影响。

研究表明，AMOC 在过去一个世纪中有所减弱，这可能是由于极地冰盖融化导致淡水涌入所致。这种减弱导致从热带地区向高纬度地区的热量输送减少，这可能导致北大西洋地区（尤其是欧洲地区）的气候变冷。AMOC 的减弱尤其令人担忧，因为它可能进一步加剧区域气候变化并可能扰乱全球天气模式。

1993 年至 2020 年期间，北大西洋热输送的变化与 AMOC 的变化密切相关。1993 年至 2005 年期间，北大西洋热输送相对稳定，AMOC 继续以中等强度发挥作用。然而，从 2005 年到 2015 年，AMOC 的强度似乎有所减弱，导致跨大西洋热输送减少。2015 年之后，一些研究表明 AMOC 已部分恢复，导致该地区再次变暖。

这种热传输波动对于了解区域气候变化非常重要，尤其是在欧洲和美国东部。AMOC 减弱可能导致北欧气候变冷，而 AMOC 增强则可能导致热带地区出现更极端的高温。AMOC 强度的长期趋势将取决于多种因素，包括冰盖的持续融化和大气压力模式的变化。

海洋热含量与极端气候之间的联系

随着海洋吸收更多热量，热浪、热带风暴和干旱等极端气候事件发生的可能性也随之增加。海洋热含量的上升与更频繁、更强烈的热浪有关，尤其是在北半球。温暖的海水为大气提供了更多的能量，导致蒸发增加和天气模式更加激烈。此外，海洋表面变暖增加了热带风暴和飓风的频率和强度，因为温暖的海水是这些现象的主要驱动因素。

在北大西洋，海水变暖与区域天气模式的变化有关，包括加勒比海和墨西哥湾热带气旋的加剧。这些变化与海面温度升高有关，这为风暴的形成提供了更多能量。此外，海洋热含量与大气环流模式（如北大西洋涛动 (NAO)）之间的相互作用会影响这些极端事件的严重程度和频率。

海洋热含量的增加也是全球海平面上升的一个关键驱动因素。随着海洋温度上升，海水膨胀，导致全球海平面上升。自 1990 年代以来，观测到的海平面上升中约有一半是由海水热膨胀造成的，另一半则归因于冰川和冰盖融化。海洋热含量对海平面上升的贡献对于沿海地区尤为重要，因为即使是海平面的微小变化也会对人类和生态系统产生重大影响。

新的研究发现

一项新的研究利用 CMEMS 的最新海洋数据，该数据提供有关海洋温度和盐度的实时卫星和观测数据，采用四项最先进的海洋再分析和一项客观分析来评估OHC趋势 并通过一项客观分析来评估OHC趋势这些重新分析，以确保研究结果的一致性和准确性研究人员对这些重新分析进行了比较，以确保研究结果的一致性和准确性。

研究发现，全球海洋热含量从 1993 年到 2020 年持续增加。这一上升趋势主要由人类活动引起的气候变化推动，自 1990 年代中期以来，气候变化愈演愈烈。温室气体捕获的多余热量中有 90% 以上被海洋吸收，导致各个海洋深度都显著变暖。

不同深度的变暖情况并不均匀。上层 700 米吸收的热量最多，在 20 世纪 90 年代末和 21 世纪初，热量含量显著增加。更深的海洋层，尤其是 700-2000 米深度范围，也显示出变暖现象，尽管速度较慢。

北大西洋地区在全球热量重新分配中发挥着至关重要的作用。研究发现，尽管北大西洋热输送存在显著的变化，但自 1993 年以来，流向北大西洋的热输送总体呈下降趋势。大西洋经向翻转环流 (AMOC) 是输送热量的关键机制，现已出现减弱迹象，这可能会进一步减少流向北大西洋的热流并影响区域气候。

研究发现，观测到的热输送减少并不是稳定的，而是随着多年代际变化而波动。这些变化在很大程度上与 AMOC 的强度有关，而 AMOC 的强度受到自然气候变化和人为因素的影响。

在北大西洋40-60 ° N范围内，OHC趋势在MOC增加期（2000-2004 年）和减少期（2005-2010 年）有所不同在后期MOC增加期（2011-2022年），更在30至40°N之间.在后期MOC增加期（2011-2022年），OHC增加更集中在30至40°N之间。

研究表明，全球OHC的变化在地球能源预算和气候变化中发挥着关键作用进入地下海洋的热量在数年后再次出现，引发区域和全球气候变化进入地下海洋的热量可能在数年后再次出现，引发区域和全球气候变化。

思考

北大西洋的数十年变化如何影响全球热量吸收？减少海洋热输送对应对全球变暖有何影响？海洋热含量的年际变化如何影响区域气候模式？

参考文献：Chunlei Liu, Liang Jin, Ning Cao, Qianye Su, Lijing Cheng, Xiaoqing Liao, Richard P. Allan, Fangli Qiao, Zhenya Song, Michael Mayer, Susanna Winkelbauer, Jiandong Li, Hongzhou Xu, Ke Yang, Yuying Pan & Zhiting Liang ，Assessment of the global ocean heat content and North Atlantic heat transport over 1993–2020.  npj Climate and Atmospheric Science volume 7, Article number: 314 (2024)，doi. s41612-024-00860-6 

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