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2021年世界气象日:海洋我们的气候和天气!

时间: 2023-12-10 04:26:34 |   作者: 冷作模具钢

  当说起天气和气候,大多数人只会联想到发生在大气中的现象。然而,如果忽略了海洋,我们实际上会错失非常非常重要的一环。

  海洋覆盖了地球约70%的面积,它是影响全球天气和气候的重要的因素,也是气候平均状态随时间的变化的关键角色。不仅如此,海洋还是全球经济的主要驱动力,它承载了90%以上的世界贸易运输,并支持着占世界人口40%的生活在离岸100千米以内的人类的生存需要。基于这一认知,各国家气象和水文部门(National Meteorological and Hydrological Services)以及科研人员会定期对海洋及其变化进行监测,模拟它怎么样影响大气,并提供包括支持海岸带管理以及海上生命安全等在内的多种多样的海事服务。如今,气候平均状态随时间的变化的影响与日俱增,这使得海洋观测、研究和服务变得比以往任何一个时间里都要重要。

  2021年世界气象日的主题“海洋,我们的气候和天气”,体现了世界气象组织(World Meteorological Organization,WMO)对地球系统内海洋、气候和天气间相互关联的重点关注。这一主题同时也是为纪念“联合国海洋科学促进可持续发展十年计划(2021—2030)”(United Nations Decade of Ocean Science for Sustainable Development)的启动。该计划激励人们努力通过创新性和变革性思维拓宽海洋科学认知,为支持可持续发展提供信息基础。

  鉴于海洋和大气的密切联系,了解它的变化对于预测天气和气候状况就显得至关重要。海洋吸收了到达地球的大部分太阳辐射能量,而赤道接收的太阳能远多于两极,因此形成了水平和垂直方向上的大规模洋流,以实现这些热量的全球循环。一些洋流能够将热量携带到数千千米之外,再把大部分热量返还给大气。

  与大气相比,海洋变暖和冷却的速度都更加缓慢,因此沿海地区的天气相较于内陆地区而言更加温和,更少出现极端的冷、热事件。从海洋(尤其是热带海洋)蒸发的水汽,形成了更多的降水云体,影响着陆地上干旱和湿润地区的分布。海洋捕获的大量能量也孕育和衍生了诸如热带和热带外气旋这样的世界上最强大、最具有破坏力的风暴以及极端事件。

  由于人类排放二氧化碳而使地球多捕获的那部分热量,有90%以上储存在了海洋——只有大约2.3%加热了大气,余下的引起冰雪融化和陆地变暖。因此,大气的变暖速度要比没有海洋存在的情况下慢得多。但我们绝不可受此蒙蔽而无所作为,因为海洋变暖仅仅是延缓了气候平均状态随时间的变化全部后果的到来。过多的热量通过海水热膨胀引起了海平面上升,并产生海洋缺氧区,导致海冰融化、海洋热浪、珊瑚白化和其他恶劣的海洋生态环境。海洋新吸收的这些热量大部分在未来几个世纪中也将不可避免地流归大气。

  天气预报员们会把海洋观测资料和有关海气相互作用怎么样影响天气、季节和更长时间尺度气候及海洋模态的知识,与温度(大气和海洋表面)、气压、风、海浪、降水及其他变量的观测资料结合在一起。这一些数据集共同构成了耦合数值天气气候预报模式的关键输入值。

  当发生石油或化学物质泄漏、放射性核素沉降等环境灾害事件时,WMO致力于改善搜索、救援和应急响应工作。此外,WMO还支持各国气象和水文部门发布预报预警,来保护沿海和内陆社区免受海洋风暴及相关海岸洪水(包括海浪、风暴潮和浪涌)和强风等的危害。尽快开展海岸洪水预报计划(Coastal Inundation Forecasting Initiative)、开发针对沿海和海洋地区的多灾种早期预警系统和基于影响的预报服务等活动都是当务之急。

  WMO全球数据处理和预报系统(Global Data-Processing and Forecasting System,GDPFS)是一个国际合作机制可协调其成员单位,制作和提供所有人可获取的气象分析预报产品。它还能够借助由全球、区域和国家中心构成的网络,提供包括海洋及其相关事务在内的协同服务。目前有超过40个区域专责气象中心(Regional Specialized Meteorological Centre,RSMC)负责支持海洋气象、海浪预报、恶劣天气和热带气旋等与海洋相关的服务。此外,WMO热带气旋预警中心(Tropical Cyclone Warning Centre)也在不断促进相关国际合作和最佳实践经验的共享。

  海平面上升会危及淡水供应、加剧风暴和海岸洪水的危害。更好地对风暴型变化、海冰融化以及区域海平面上升作出预估,对提升海上生命财产安全、完善海岸带管理至关重要。WMO为援助脆弱社区提出了多个倡议,例如鼓励发展中的小岛国(small-island developing states,SIDS)提供基于影响的天气、海洋和气候预报服务。

  技术进步彻底改变了我们对海洋进行系统监测的能力,使我们更了解了海洋在天气和气候中扮演的角色。由超过3000只漂流浮标组成的Argo浮标观测阵列能够持续提供海洋上层2000米的数据,随后这一些数据将被自由分发。WMO还通过与海事部门合作,来确保志愿观测船和海洋观测平台能够开展持续的天气和海洋观测。

  尽管已取得诸多进展,可关于海洋仍有许多奥秘尚待研究。无论是拓展我们对海洋的认知、预测能力,还是开展应对自然和人为原因引发的全球环境变化的服务,都还需要开展更多长期、持续的观测。

  海洋除了影响全球气候带的地理分布,还可以通过周期性振荡引起数周到数十年尺度的气候平均状态随时间的变化。例如热带太平洋地区的厄尔尼诺—南方涛动(El Niño Southern Oscillation,ENSO)——包含厄尔尼诺(El Niño)和拉尼娜(La Niña)两种极端状态,以及印度洋偶极子(Indian Ocean Dipole)和北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation)。当变化的海表面温度、气压和风的模态引起比常态更冷或更暖、更干或更湿的气候变化周期时,就产生了振荡现象。

  研究海洋对于更好地认识人的因素导致的气候平均状态随时间的变化也很重要。由WMO、IOC和ISC共同赞助的世界气候研究计划(World Climate Research Programme,WCRP)致力于协调各方努力,探索关于海洋和气候的基本问题,以及它们的相互作用如何导致极端事件发生。GOOS和WCRP还与全球气候观测系统(Global Climate Observing System,GCOS)合作,拓展关于海洋和气候之间联系的认知。

  海洋存储了大部分由人为温室气体所捕获的热量,并在气候变化进程中扮演了重要角色。此外,海洋还吸收了部分人类活动所排放的二氧化碳,导致了海水的酸性增强(更准确地说是碱性减弱)——这已经给珊瑚礁和约10亿人口依赖的珊瑚渔业造成了打击。

  WMO协调着关于海洋与大气间怎么样做气体和气溶胶交换的研究工作。通过与联合国粮食及农业组织(Food and Agriculture Organization of the United Nations)等其他组织的合作,WMO也在为一些必要的观测活动提供支持,以更好地认识气候平均状态随时间的变化怎么样影响海洋生产力和渔业。

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