近幾十年來，南大洋表面水溫一直在下降，這與氣候模型預測的暖化相反。研究人員現在已經測量出，自1990 年以來，這種意外降溫有多少是由冰蓋融化產生的淡水造成的——這是目前的氣候模型在很大程度上忽略的因素。研究發現，這種沿海淡水流入在降低南大洋表面溫度和影響全球氣候系統方面發揮的作用比之前理解的要大得多。

史丹佛大學的研究人員發現，融水和降雨的增加造成了南極洲周圍數十年來預測海洋溫度與實際海洋溫度之間差距的60%。

全球氣候模式早已預測南極洲周圍的海洋應該會變暖。然而，觀測表明，在過去40 年的大部分時間裡，這些水域實際上已經冷卻。

根據史丹佛大學的新研究，這種不匹配主要是由於模型中忽略了兩個因素：南極冰融水的影響和對區域降雨的低估。

史丹佛大學杜爾永續發展學院地球系統科學助理教授、3 月27 日《地球物理研究快報》研究報告的資深作者厄爾威爾遜說：“我們發現南大洋的降溫趨勢實際上是對全球變暖的反應，這加速了冰蓋融化和局部降水。 ”

隨著氣溫升高，南極冰蓋融化，降水增多，南大洋上層的鹽度越來越低，因此密度也越來越低。這形成了一個蓋子，限制了冷表層水與下方較暖水的交換。 「表層越淡，混合溫水就越困難，」威爾森解釋。

但這種淡化現象並沒有在最先進的氣候模型中得到充分體現——科學家早已認識到這一缺陷是未來海平面上升預測中的主要不確定性來源。 「大多數氣候模式完全忽略了冰川融水對海洋環流的影響，」威爾森說。

南極洲周圍海面溫度的觀測值與模擬值不一致，是科學家和政​​府在應對氣候影響時面臨的更大挑戰的一部分。全球氣候模式通常無法準確模擬過去40 年來南大洋和赤道附近東太平洋觀測到的降溫情況，也無法準確模擬印度洋和西太平洋觀測到的暖化強度。模擬結果與觀測到的拉尼娜天氣狀況的頻率也有差異，拉尼娜天氣狀況是指東太平洋溫度低於平均值。

過去八年左右，南大洋的暖化事件在一定程度上減弱了長達四十年的降溫趨勢。但如果全球海面溫度趨勢繼續與近幾十年出現的模式相似，而不是向模擬預測的模式轉變，這將改變科學家對氣候變遷短期影響的預期。 「我們的研究結果可能有助於調和這些全球差異，」威爾森說。

全球海洋吸收了人類活動排放的二氧化碳的四分之一以上，以及溫室氣體滯留在氣候系統中的90% 以上的多餘熱量。 「南大洋是發生這種情況的主要地點之一，」該研究的主要作者、地球系統科學博士後學者扎卡里·考夫曼說。

因此，南大洋對全球海平面上升、海洋熱量吸收和碳封存有著巨大影響。其表面溫度影響厄爾尼諾和拉尼娜天氣模式，進而影響遠至加州的降雨。

為了了解南大洋冷卻的物理機制，並更可靠地預測其未來對地球氣候系統的影響，威爾遜和考夫曼著手確定模擬中南極洲周圍海面溫度因淡水而冷卻了多少。 「我們天真地認為，把淡水放在哪裡並不重要，」威爾森說。

研究人員驚訝地發現，地表溫度對集中在沿海的淡水通量比對以雨水形式廣泛濺灑在海洋上的淡水通量更為敏感。

「在南極邊緣附近使用淡水對海冰形成和海冰範圍的季節性循環有更大的影響，進而對海面溫度產生下游影響，」威爾森說。 “這是一個令人驚訝的結果，我們渴望在未來的工作中進一步探索。”

先前的研究曾試圖量化南極融水對全球氣候系統的影響，方法是在單一氣候模型模擬中添加一定量的淡水，科學家將這種實驗稱為「澆水」實驗。 「你會得到非常不同的結果，因為人們的實驗設定略有不同，模型也略有不同，目前還不清楚這些是否真的是同類比較，」威爾森解釋。

在這項新研究中，研究人員試圖透過使用一系列模擬來避免這個問題。作者利用最近啟動的南大洋南極淡水輸入( SOFIA ) 倡議中新的耦合氣候和海洋模型，以及一組模擬海洋密度和環流變化的舊模型，分析了1990 年至2021 年期間模擬海面溫度對實際淡水輸入的響應變化程度。

考夫曼說：“關於融水在歷史時期是否足以產生真正影響，一直存在一些爭議。我們的研究表明，融水確實會產生影響。”

利用這種結合了17 種不同氣候模型模擬的新方法，研究人員發現，缺失的淡水可解釋1990 年至2021 年間南大洋表面溫度觀測值與預測值不一致的60%。

「我們早就知道，冰蓋融化將影響未來一個世紀及以後的海洋環流，」威爾森說。 “我們的研究結果提供了新證據，表明這些融水趨勢已經改變了海洋動態，甚至可能改變了全球氣候。”

編譯自/ ScitechDaily