海洋的变化及其对中国气候的作用(5)
3.3 海洋溶解氧的变化
溶解氧(DO)指通过大气交换或经过生物、化学反应后溶解于水体中的分子态氧。DO含量下降会引起海洋生产力、生物多样性和生态系统发生重大变化。海洋变暖降低了海水中氧气的溶解度,沿岸水域富营养化增加生物的耗氧速率是导致海水缺氧的重要原因[111-112]。
自20世纪中叶以来,全球海洋溶解氧含量下降了2%以上,缺氧海水体积扩大了4倍[113]。目前已有400多个海域的DO含量低于2 mg L-1或63 μmol kg-1的水体,被称为“死亡区”,影响面积超过24.5万 km2[114]。人类活动造成的环境污染是导致缺氧区形成的一个重要原因。1970—2010年,海洋0~1 000 m的DO损失了0.5%~3.3%。海洋低氧区(OMZs)的面积扩大了3%~8%,且热带海域最明显[92-93]。
观测表明,渤海不同时期不同海域出现DO下降或大范围底部OMZs,DO甚至低至2.30 mg L-1,并与酸化耦合[115-116]。自2008年以来,黄海DO出现下降趋势[117]。过去的50年里,长江口与邻近海域低氧区面积从1 900 km2大到13 700~20 000 km2,增长了近10倍[118]。夏季长江口是缺氧频发区[119-124]。此外,1981—2000年,珠江口DO含量明显下降[125-126]。总体而言,长江口和珠江口海域DO有显著的降低趋势,缺氧区面积呈逐年扩大,渤海近年来也发生了底层缺氧的现象,且与酸化现象耦合。中国河口和近海DO的降低与富营养化、赤潮、养殖业产生的生源颗粒在底层水体矿化分解以及水体层化等人类活动相关。
预估表明,在RCP2.6和RCP8.5情景下,相对于2006—2015年而言,到2081—2100年,全球表层海水DO分别下降3.2%~3.7%和1.6%~2.0%[92-93]。在RCP2.6,4.5和RCP8.5情景下,到21世纪末,中国近海表层DO值下降将分别超过3.43、5.70和9.85 μmol L-1,下降幅度高于全球平均;并且,东中国海下降幅度还要高于南海,RCP8.5情景下降低的幅度比 RCP4.5情景更显著(证据量中等,一致性高)[14-15]。
4 结论与讨论
4.1 结论
本文综合评估了气候变化背景下全球和中国海洋的变化、太平洋-中国近海-印度洋对气候变化的响应、未来的变化及其对中国气候的影响。主要结论如下:
(1)1958—2018年,全球和中国海洋的温度、盐度分布型态变化显著,海洋升温变暖明显,且中国海洋升温高于全球平均(高信度);在不同的温室气体排放情景(RCP2.6, 4.5, 8.5)下中国近海尤其是东中国海(渤海、黄海和东海)可能成为全球海洋升温幅度最高的海区之一(证据量中等,一致性高)。最近几十年来,全球海洋特别是热带海域环流明显加速;1970年代末以来,黑潮入侵中国海陆架增强,是东中国海升温的主要原因(高信度)。20世纪以来,全球海平面持续上升,1990年以来海平面上升明显加速,而2006年以来的上升加速更为显著,主要归因于人为引起的气候变暖(高信度)。未来全球和中国海平面很可能持续上升,并将引起当前沿海许多地区百年一遇极值水位的重现期明显缩短(高信度)。
(2)1970年代之后,热带太平洋海温年际异常如厄尔尼诺信号出现年代际变化,强度显著增强、持续时间更长;并且,1990年之后,中部型厄尔尼诺趋于频发。厄尔尼诺信号的年代际变化对中国气候的影响发生明显变化(高信度);未来厄尔尼诺对中国气候的影响预估存在较大不确定性。其次,印度洋海盆增暖加强,与此相关的是中国东部高温天气频发(中等信度)。1977年以来,中国东部及邻近海域出现的超强台风和海洋热浪等极端事件趋频、趋强(中等信度)。全球气候持续变暖影响使得海洋热浪的频次、范围、强度和持续时间增加(高信度),未来海洋热浪增加的可能性也较肯定,但增幅数值大小需要进一步研究。对中国近海地区海洋热浪变化及其影响的研究较少。
(3)中国渤海、黄海、东海和南海分别为CO2的源、弱汇、汇和源;总体而言,中国近海可能是CO2的汇(中等信度),每年从大气吸收CO2约10.8 TgC。中国近海局部海域出现酸化和溶解氧降低现象(中等信度),特别是长江口和珠江口溶解氧含量有长期降低的趋势,但由于观测数据有限,有关中国海域碳源汇格局及酸化的长期变化仍不清楚。
4.2 讨论
自中国政府于2015年9月发布《第三次气候变化国家评估报告》以来,国内外发表了大量与气候变化和海洋相关的研究论文和评估报告,特别是2018年和2019年IPCC相继发布了《全球升温1.5 ℃特别报告》《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》。为此,本文主要基于2015—2020年发表的最新学术论文和国内外权威评估报告,重点关注全球和中国海洋的变化及其中国气候效应。与上次国家评估报告不同的是,本文首次采用了IPCC第五次评估报告的不确定性处理方法[127],评估阐释了全球和中国海洋升温及其归因、海洋环流和海平面及极值水位的变化,以及热带太平洋—中国近海—印度洋年际海温异常的年代际变化及其气候效应,涵盖了极端厄尔尼诺和IOD事件及未来预估,并评估了强台风和海洋热浪的变化,预估了未来中国海洋的温度、盐度、pH值和溶解氧的变化。另外,评估还得到了中国近海为大气CO2源及汇格局的初步结果,但由于观测资料的时间和覆盖范围有限,因此,中国近海每年CO2的源汇评估结果的信度水平仍较低。
文章来源:《海洋工程》 网址: http://www.hygczz.cn/qikandaodu/2021/0315/606.html