相比之前的評估報(bào)告，聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第一工作組第六次評估報(bào)告《氣候變化2021：自然科學(xué)基礎(chǔ)》進(jìn)一步確認(rèn)了人類活動對海洋環(huán)流的影響，并基于最新的數(shù)值模式給出對未來變化的預(yù)估結(jié)果。該報(bào)告不僅豐富了對過去氣候變化的認(rèn)識，也加深了對氣候變化歸因分析和未來預(yù)估結(jié)果的理解，特別是在海洋環(huán)流方面有一些新發(fā)現(xiàn)。

海洋鹽度變化

報(bào)告利用更新的觀測資料發(fā)現(xiàn)，海洋各區(qū)域表層鹽度梯度在增加。在全球尺度上，從1950年到2019年高鹽度和低鹽度區(qū)域的近表層平均鹽度對比增加了0.14PSU（實(shí)際鹽度單位）。在海盆尺度上，太平洋和南大洋的鹽度降低，而大西洋的鹽度升高。

該報(bào)告指出，海洋鹽度的預(yù)估結(jié)果顯示，在21世紀(jì)淡的海洋區(qū)域?qū)⒆兊酶?，而咸的區(qū)域?qū)⒆兊酶?。其機(jī)制是在太平洋、印度洋和南大洋，尤其是北冰洋和南大洋上層，高緯度的淡水潛沉進(jìn)通風(fēng)產(chǎn)生的水團(tuán)，同時(shí)更咸的副熱帶和地中海表層水導(dǎo)致更咸的密度躍層和北大西洋模態(tài)水。

海洋層結(jié)變化

海水的垂直密度層結(jié)可以用表層與深層的密度差來表示。中國科學(xué)院大氣物理研究所模擬的歷史溫度和鹽度數(shù)據(jù)顯示，1960-2018年層結(jié)增加率大約在每10年（1.2±0.1）%，日本Ishii資料的結(jié)果為每10年（1.2±0.4）%，英國氣象局EN4的結(jié)果為每10年（0.7±0.5）%，歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心ORAS4的結(jié)果為每10年（0.9±0.5）%，美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）國家環(huán)境信息中心的結(jié)果為每10年（1.2±0.3）%。

該報(bào)告分析了之前評估報(bào)告沒有涉及的海洋混合層深度。新的證據(jù)顯示，夏季混合層深度在全球尺度上一致加深，1970-2018年增加的速度為每10年（2.9±0.5）%，且觀測到的混合層深度加深最顯著的地方在南大洋，其他區(qū)域大致每10年加深3米至15米左右。預(yù)估在增強(qiáng)的輻射強(qiáng)迫下，到21世紀(jì)末混合層深度在夏季和冬季均將變淺，北冰洋將表現(xiàn)出混合層的變深，這是由北極海冰撤退導(dǎo)致的。

海洋熱浪

海洋熱浪指的是相對于長期平均季節(jié)循環(huán)的極端高溫事件。它會對海洋生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重和持久的影響，這種影響包括海洋底棲生物的大量死亡（包括珊瑚白化）、浮游植物藻華的變化、物種組成和地理分布上的變遷、有毒有害藻華的暴發(fā)，以及海洋漁業(yè)和海水養(yǎng)殖業(yè)的衰退。與天氣中的大氣熱浪不同，海洋熱浪能夠綿延數(shù)百萬平方公里，持續(xù)數(shù)星期到數(shù)月，并且能夠發(fā)生在海洋次表層。

該報(bào)告將未來的海洋熱浪定義為參照歷史氣候情形的變化。預(yù)估結(jié)果認(rèn)為，在低排放情景下，2081-2100年海洋熱浪的發(fā)生頻次是1995-2014年的4倍；在高排放情景下，2081-2100年海洋熱浪的發(fā)生頻次是1995-2014年的8倍。海洋熱浪在中緯度地區(qū)的發(fā)生頻次中等強(qiáng)度增加，在南大洋的發(fā)生頻次只有小幅增加。雖然預(yù)估結(jié)果顯示在高排放情景下，持久的海洋熱浪（每年大于360天）將會發(fā)生在熱帶海洋的部分區(qū)域、北冰洋和南緯45°附近，但是這種持久的海洋熱浪在低排放情景下大部分可避免發(fā)生。

高分辨率模式結(jié)果

該報(bào)告新增了高分辨率模式比較計(jì)劃，即HighResMIP試驗(yàn)的結(jié)果。在模式中某些長期存在的海洋模擬偏差已經(jīng)通過提高模式分辨率和改進(jìn)參數(shù)化方案得到修正。例如，高分辨率HighResMIP集合平均結(jié)果顯示，海表溫度（SST）在北大西洋和熱帶太平洋具有更小的冷偏差，同時(shí)在非洲、北美和南美西海岸的上升流區(qū)域具有更小的暖偏差。墨西哥灣流、黑潮和南極繞流等重要海流的位置偏差在高分辨率海洋模式中得到了改進(jìn)，高分辨率耦合模式減少了平均大氣-海洋通量偏差。

對于時(shí)間尺度小于1年的海面高度變化，中尺度渦旋和潮汐均具有重要貢獻(xiàn)，只有高分辨率模式才能模擬出它們。因此，只有高分辨率海洋模式在較短時(shí)間尺度上才能與衛(wèi)星測高觀測數(shù)據(jù)在統(tǒng)計(jì)對比上達(dá)成一致。

東邊界上升流

在大洋的東邊界，受信風(fēng)驅(qū)動影響，沿岸底層寒冷的、低pH/低氧的海水垂直向上運(yùn)動，形成東邊界四大上升流系統(tǒng)（EBUS）。沿岸上升流對于海洋生物食物鏈營養(yǎng)物質(zhì)的提供有關(guān)鍵作用，并決定著EBUS的豐富度和生產(chǎn)力。該報(bào)告著重評估了1982-2010年間的情形，認(rèn)為只有加利福尼亞洋流經(jīng)歷了大范圍的有利于上升流形成的風(fēng)增強(qiáng)。對于本格拉洋流、加那利洋流和洪堡流而言，風(fēng)場變化趨勢并不清晰。

在增強(qiáng)的輻射強(qiáng)迫下，EBUS的風(fēng)會以偶極子的形態(tài)變化，在低緯度地區(qū)EBUS的風(fēng)減弱（振幅變?nèi)酢r(shí)間變短），而在高緯度地區(qū)EBUS的風(fēng)增強(qiáng)（振幅變強(qiáng)、時(shí)間變長）。在所有排放情景下，EBUS的上升流風(fēng)變化將會在21世紀(jì)繼續(xù)保持溫和的節(jié)奏，即保持在當(dāng)前值±10%~20%范圍內(nèi)。

大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流

預(yù)估結(jié)果認(rèn)為，在所有溫室氣體排放情景下，自20世紀(jì)90年代以來減弱的大西洋經(jīng)向翻轉(zhuǎn)環(huán)流（AMOC）將會繼續(xù)減弱直到2060年。在2060年之后，低排放情景顯示AMOC將會穩(wěn)定，而高排放情景顯示AMOC將持續(xù)減弱。預(yù)估結(jié)果顯示，在低排放情景下，到2100年AMOC將減弱24%（4%~46%），在高排放情景下AMOC將減弱39%（17%~55%）。另外，格陵蘭冰蓋融化形成的淡水會進(jìn)一步促進(jìn)AMOC在21世紀(jì)減弱。

報(bào)告指出，所有模式模擬結(jié)果均未顯示AMOC會在21世紀(jì)停止，但模式忽略了格陵蘭冰蓋的融水釋放，同時(shí)最新的研究表明即使淡水強(qiáng)迫的小幅度變化也可能導(dǎo)致AMOC停止。因此，該報(bào)告改變了之前評估報(bào)告中“非常不可能”的結(jié)論，認(rèn)為AMOC在2100年前不會突然停止的結(jié)論為中信度。（作者系中國科學(xué)院大氣物理研究所研究員）

（責(zé)任編輯：顏昕）