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异曲同工：海洋如何影响我们的气候和天气？

已有 3194 次阅读 2021-3-24 07:16 |个人分类:全球变化|系统分类:论文交流

异曲同工：海洋如何影响我们的气候和天气？

杨学祥，杨冬红（吉林大学）

最近科学家指出，海洋，是风雨源泉，是巨大的“调节器”，对稳定气候至关重要。

我们在1998年年就指出，海底藏冷效应和海洋锅炉效应受太阳活动的驱动，是太阳活动左右大冰期和小冰期的一个重要机制。海洋是能量的储库，无论是冷是热，都有一个长期的积累过程。

异曲同工：

海洋如何影响我们的气候和天气？

作者：付丽丽来源：科技日报发布时间：2021/3/23 13:49:45

从浩瀚的宇宙鸟瞰，地球呈深邃的湛蓝色，那是占其表面积70%以上海洋的颜色。

海洋，是风雨源泉，是巨大的“调节器”，对稳定气候至关重要。然而，据世界气象组织近日发布的气候声明，2020年是有气象记录以来最暖的3个年份之一，全球海洋增温依旧持续，海洋热量再创新高。

3月23日是世界气象日。“今年的主题为‘海洋、我们的气候和天气’，旨在呼吁人们关注天气、气候变化和海洋之间的关系。”23日，国家气候中心气候服务首席专家周兵在接受科技日报记者采访时说。

海洋与气候息息相关

“海洋与我们的天气、气候和气候变化密不可分，海洋与大气之间存在热量、动量、物质等交换，海-气相互作用可造成千变万化的天气气候现象或极端事件，如厄尔尼诺事件、拉尼娜事件、台风等，引发全球或区域气候异常和气象灾害。”周兵说。

周兵表示，海洋对大气运动和气候变化起着十分重要的作用。海洋内部的洋流运动以及海陆之间的热力差，塑造了地球上风格迥异的自然景观和复杂多样的天气气候现象，如北大西洋暖流给北欧一些国家带来优美的生态环境和优越的生活方式，东亚季风性气候和南亚季风性气候为亚洲国家农业生产带来风调雨顺的年景。

在中国气象科学研究院研究员苏京志看来，海洋在全球天气和气候体系中起着很重要的调节作用，它能够调控地球的天气气候状况，如温度、湿度等。因为海洋的热惯性比较大，相同体积的海水存储热量的能力是大气的2000多倍。如果没有海洋，地球上昼夜、冬季和夏季的温差会很大，气温的上下起伏也非常剧烈，可能不适应人类居住。

有数据显示，海洋为地球贡献了90%的降雨，也吸收了地球九成的多余热量，通过洋流将热量重新分配到世界各地，使得地球不至于一直变热或变冷。

“海洋还为大气提供大量的水汽，这些充足的水汽使我们呼吸的空气比较湿润，否则也不适宜人类居住。”苏京志说。

海洋仍在增温

“观测事实表明，目前地球气候系统处于一个非常脆弱的平衡之中。”周兵说。

统计显示，过去100年来，由于海平面上升、气候变暖和极端气候事件的综合影响，近50%的沿海湿地已经丧失。自1980年代以来，海洋吸收了20-30%人类排放的二氧化碳，导致海洋持续酸化。由于格陵兰岛和南极冰盖的冰量损失速率增加，冰川质量持续损失和海洋热膨胀，近几十年来海平面加速上升。

“尤其是2020年，尽管受全球新冠肺炎疫情影响，全球碳排放量小幅下降，但数据显示，2020年全球温室气体排放量增加，全球海洋依旧持续增温，海洋热量再创新高。”说起这些，周兵很是痛心。

让他更为忧虑的是，未来更多地区海平面异常上升将会更加频繁，日益频繁的高水位会对许多地区产生严重影响。海洋变暖、海冰减少，海洋动物群落的全球生物量及其产量和渔业捕捞潜力均会下降，物种组成也会发生变化；海岸和低洼地区遭受淹没、海岸洪水和海岸侵蚀等不利影响的风险将增加。

说到这些，苏京志非常认同。他表示，海洋近几十年一直在持续增温，而且从海洋表面一直延伸到海底两千多米。最近几年，海洋热浪发生频次明显增多，海水温度甚至升高4℃左右，并且持续几个月以上。“海水温度本来变化幅度很小，起伏一两度就很大了。如此高的升温，对海洋生态、鱼类、藻类的生存影响极大。”苏京志说。

“尤其需要指出的是，由于海洋现在已经存储了大量过剩热量，且深度达到2000多米。经过几十年、几百年后，这些热量终究还会重新上翻到海表。考虑到那时地球表面温度已经升高不少，海洋上翻的热量会导致全球气温二次上升，并给全球气候带来更加严重的影响，海洋热量的这种延迟效果更应予以重视。”苏京志强调。

专家呼吁，在气候变化影响日益严重的今天，更精密地观测海洋、深入了解海洋的气候密码，比以往任何时候都显得更加重要。同时，公众应主动意识到海洋在地球气候系统中的重要作用，减少温室气体排放，走绿色低碳的发展道路。

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/3/454930.shtm

揭秘“死亡冰手指”南极海底冰柱奇观和海底藏冷效应

已有 8168 次阅读 2012-7-20 13:03 |个人分类:科技点评|系统分类:观点评述| 南极, 冰柱, 海底藏冷效应

揭秘“死亡冰手指”南极海底冰柱奇观

2012年07月17日浙江科技新闻网

　　简介：

　　源于BBC在冰冻星球片段里显示了一个由冰或brinicle形成冰雾，能杀死一切它接触到它的生物。《冰冻星球》中最震撼的场面，莫过于冰柱沉入南极洲海底的景象，宛如恐怖的科幻大片。该片摄制组采用定时自动间隔拍摄技术，在冰柱迅速形成的5、6个小时内，与时间赛跑，记录下了这些惊心动魄的画面。摄制组成员说，这个冰柱堪称死神，能够杀死沿途接触到的一切生物，它由下沉的盐水形成，由于盐水温度极低，导致周围海水迅速冻结；在下沉过程中，冰柱形成的“死亡之网”迅速扩张，杀死沿途不计其数的海胆和海星。早在上世纪60年代，科学家就发现了“死亡冰柱”，但拍摄这种冰柱沉入海底的景象还是第一次。

http://st.zjol.com.cn/12st/system/2012/07/17/018662842.shtml

两极临近结冰的海水因为密度最大而沉入两极海底，自转离心力将较重的海水推向赤道海底，形成全球巨厚的海底冷水层。由于太阳辐射不能进入这个领域，“冷”被安全地封存在海底。赤道海水表层热水在上、冷水在下，垂直方向只有热传导、没有热对流，这个过程被称为“海底藏冷效应”^[6]。

我们在1976年建立了地球内核相对地壳地幔快速旋转的数学模型，被当年通过地震波测量结果所证实^{[22, 23]}。由于内核相对地壳地幔的差异旋转，太阳辐射达到最大值时使核幔角动量交换达到高峰，部分旋转动能转变为热能积累在核幔边界赤道区。超级热幔柱（羽）由核幔边界赤道热区升起，在海底赤道区喷发，加热了底层海水，并引发赤道和两极之间的海洋整体热循环，降低了赤道和两极大气的温差，使两极的海温和气温逐渐上升到冰点以上，消除了“海洋藏冷效应”的“冷源”，形成全球无冰温暖气候，这个过程被称为“海洋锅炉效应”。有证据表明，随着热幔柱喷发强度的减弱，近一亿年间海洋底层水冷却了摄氏15℃，大气冷却了10-15℃^{[24, 25]}，在古新世末不到6000年的时间内大洋底层水增温4℃以上^[26]。

海底藏冷效应和海洋锅炉效应受太阳活动的驱动，是太阳活动左右大冰期和小冰期的一个重要机制。海洋是能量的储库，无论是冷是热，都有一个长期的积累过程。

海底藏冷效应和海洋锅炉效应

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-594020.html

强潮汐和强地震导致表层海水变冷阻止了全球变暖

已有 3068 次阅读 2013-9-11 10:15 |个人分类:学术争论|系统分类:观点评述| 全球变暖, 气候变冷, 地震, 潮汐, 海温

强潮汐和强地震导致表层海水变冷阻止了全球变暖

杨学祥

在20世纪40-70年代间，地球表面温度没有明显上升。同时期，厄尔尼诺现象和拉尼娜现象的始作俑者——热带太平洋的温度则出现不规律的下降。在过去十多年间，热带太平洋的温度继续下降，发生拉尼娜现象的次数要多于厄尔尼诺现象。一项新的研究表示，这可能解释了全球变暖为什么在最近出现停顿。

最近国外研究结果显示，“热带太平洋是全球气候的动力。过去出现过加速或减速变暖的时期，”显然，地球上最大的海洋影响着气候，而热带太平洋温度变化的动力何在并不清楚。

事实上，我们在2011年发表的文章中指出，海洋是能量的储库，无论是冷是热，都有一个长期的积累过程。强潮汐和强地震将海洋底层冷水翻到表面，导致表层海水变冷，阻止了全球变暖。一亿年前的中生代是全球温暖时期，近一亿年间海洋底层水冷却了摄氏15度，大气冷却了10~15度，最终导致第四纪大冰期的发生。如果海洋底层冷水的温度没有提升到一亿年前的水平，强潮汐和强震就会不断将底层冷水翻到表面，阻止全球变暖。

海洋底层水的温度是全球气候变化的指示剂，一亿年前的温暖期离我们还非常遥远，全球持续变暖的恐怖宣传缺乏历史证据。因为中生代是动植物最繁盛的时期，温暖不是生命灭绝的原因。

仅当海洋底层水提升了摄氏15度，大气提升了10~15度，才能导致中生代温暖期的发生：热带雨林遍布全球，恐龙成为世界霸主。这是自然界的必然发生过程，人类无法改变自然规律。

1海底藏冷效应和海洋锅炉效应

两极临近结冰的海水因为密度最大而沉入两极海底，自转离心力将较重的海水推向赤道海底，形成全球巨厚的海底冷水层。由于太阳辐射不能进入这个领域，“冷”被安全地封存在海底。赤道海水表层热水在上、冷水在下，垂直方向只有热传导、没有热对流。我们称这个过程为海底藏冷效应^[6]。

我们在1976年建立了地球内核相对地壳地幔快速旋转的数学模型，当年被地震波测量结果所证实^{[19, 20]}。由于内核相对地壳地幔的差异旋转，太阳辐射达到最大值时使核幔角动量交换达到高峰，部分旋转动能转变为热能积累在核幔边界赤道区（此处核幔速度差最大，积累的热能最多）。超级热幔柱（羽）由核幔边界赤道热区升起，在海底赤道区喷发，加热了底层海水，并引发赤道和两极之间的海洋整体热循环，降低了赤道和两极大气的温差，使两极的海温和气温逐渐上升到冰点以上，消除了海洋藏冷效应的“冷源”，形成全球无冰温暖气候，产生晚白垩纪赤道海洋表层低温之谜（当时温度为摄氏21度，比现代低6.5度）。我们称这个过程为海洋锅炉效应。有证据表明，随着热幔柱喷发强度的减弱，近一亿年间海洋底层水冷却了摄氏15度，大气冷却了10~15度^{[21, 22]}。这是典型的地、海、气相互作用。计算表明，一亿二千万年前形成翁通爪哇海台的海底热幔柱喷发，其释放的热量可使全球海水温度增高33度，喷发过程经历了几百万年时间。有证据表明,在古新世末不到6000年的时间内大洋底层水增温4度以上^[10]。海底火山活动引发的深海热对流在全球气候变化中的作用不容忽视^[23]。

海底藏冷效应和海洋锅炉效应受太阳活动的驱动，是太阳活动左右小冰期的一个重要附加机制。海洋是能量的储库，无论是冷是热，都有一个长期的积累过程。

2深海巨震的降温作用

2002年郭增建提出，海洋及其周边地区的巨震会产生海啸，可使海洋深处冷水迁到海面，从而使地球降温20年^[27]。全球变暖导致冰盖融化海平面上升，破坏了原有的地壳均衡，导致海洋地壳均衡沉降，引发环太平洋地震带频发的地震活动。深海巨震的降温作用使全球气候变冷，形成自然的冷暖自调节作用，其能源来自太阳辐射变化造成的冰水转换。

2012年欧洲和日本暴风雪和寒流造成的灾害比2007年、2008年、2009年严重得多，但还比不上2006年、2010年和2011年，其中2006年的情况最严重。原因在于2004年12月26日印尼苏门答腊发生了9.1级地震和巨大海啸，2005年3月28日和2007年9月12日印尼苏门答腊发生8.6级地震，2010年2月27日智利发生8.8级地震和海啸，2011年3月11日日本发生9级地震和巨大海啸。深海巨震和海啸与冷气候有很好的对应关系。

表2 1890年以特大地震和PDO冷位相对应关系

Table 2 Relation between the strongest earthquakes and PDO from 1890 to 2011

年代	8.5级以上地震次数		全球9级以上地震次数	PDO时间位相	气候冷暖
年代	全球	中国	全球9级以上地震次数	PDO时间位相	气候冷暖
1890-1924	6（4）	1	0	1890-1924冷	低温期
1925-1945	1（1）	0	0	1925-1946暖	温暖期
1946-1977	11（7）	1	4	1957-1976冷	低温期
1978-1999	0（0）	0	0	1977-1999暖	温暖期
2000-2012	6（6）	0	2	2000-2030冷	极端低温事件频发，低温期？

注: 括号内为1900年以来国外数据，？表示预测

郭增建等人指出，9级和9级以上地震与北半球和我国的冷气候有很好的相关性^[28]。表2给出了验证“深海巨震降温说”的统计数据，该表最初在2005年发表^{[21, 29]}。截止2012年5月，2000年以来8.5级以上地震已由2005年前的1个增加到6个，与2000年，特别是2006年开始的极端低温事件频发相对应，理论得到实践的证实，有很好的预测效果。

2012年欧洲和日本暴风雪和寒流造成的灾害比2007年、2008年、2009年严重得多，但还比不上2006年、2010年和2011年，其中2006年的情况基本是最严重的。其原因在于2004年12月26日印尼苏门答腊发生了9.1级地震和严重海啸，2005年3月28日和2007年9月12日印尼苏门答腊发生8.6级地震，2010年2月27日智利发生8.8级地震和海啸，2011年3月11日日本发生9级地震和严重海啸。深海巨震和海啸与冷气候有很好的对应关系，显效速度缓慢，保持时间长，大约1~2年左右。

3 潮汐震荡对气候的影响

季林认为，地球、月亮和太阳相对位置的变化会引起潮汐强度的逐渐变化，其周期与邦德提出的“气候周期”是一致的。潮汐大时，就有更多来自海洋深处的冷水被带到海面。这些冷水可以冷却海洋上的空气。潮汐小时，海洋深处的冷水很难被带到海面，世界就变得暖和。据季林的计算，大约在1425年即小冰期的末期，潮汐达到了最大值，从那以后逐渐减弱，直到3100年潮汐又达到最大值。这个周期是过去1万年气候变迁的主要动力。这个效应使地球的温暖期从小冰期末期一直持续到24世纪^[33]。

潮汐高低潮还有200年左右的明显周期变化。其中，1425年、1629年两次峰值对应小冰期时期，1770年的峰值对应18世纪的低温，1974年的峰值对应20世纪70年代的气候变冷。特别是潮汐54-56年周期（与太平洋十年涛动的50-70年周期对应），在全球气候变化中有非常明显的作用^[6]。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-723955.html

全球变暖减缓持续：深海降温效应是主因

已有 2807 次阅读 2013-11-14 06:04 |个人分类:科技点评|系统分类:观点评述| 变暖减缓, 自然降温

全球变暖减缓持续：深海降温效应是主因
杨学祥

新华网日内瓦11月13日电 (记者吴陈王昭)世界气象组织13日发布《2013年全球气候状况临时声明》，称2013年有望入围自1850年有现代气象记录以来的十个最热年份。

　　报告显示，在2013年的前九个月，全球陆地和海洋表面温度比1961年至1990年的平均值高出0.48摄氏度，与2003年同期水平相当。自1850年有记录以来，2003年是第七个最热年份。

自1993年以来，海平面正以每年约3.2毫米的平均速度不断上升。9成以上通过温室气体产生的额外热量都会被海洋吸收，因此海洋将在几百年中持续扩张。
http://news.sina.com.cn/w/2013-11-13/214328701824.shtml
　　
由英国气象局和东安格利亚大学气候研究中心共同编写并发表的报告显示，从1980年至1996年间，全球温度的确在上升。然而自1997年年初至2012年8月，全球气温并没有明显升高，也就是说变暖的趋势16年前已经停止。报告还显示，在1980年之前的40年期间，全球气温一直处于基本稳定状态，甚至稍有下降。最新发布的政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告第一工作组报告证实了这一事实，很多研究表明海洋降温作用是主要原因。

2000年美国科学家Keeling 提出了1800年的“潮汐降温效应”；

2002年中国科学家郭增建提出了“深海巨震降温效应”；

杨学祥和杨冬红分别在1997-2011年提出了“海底藏冷相应”、“海洋锅炉效应”、“拉马德雷冷位相灾害链”、200年和准60年“潮汐降温效应”。

我们在2006年提出，气候潮汐循环说和海震调温说，阐明了冷气候、强潮汐和强震相互对应的物理机制，对2000年地球进入拉马德雷冷位相后的气候预测有重大科学意义。中国连续18年暖冬的终结是2000年地球进入拉马德雷冷位相和印尼发生地震海啸的合理结果。规律表明，在拉马德雷冷位相时期，全球强震、低温、飓风伴随拉尼那、全球性流感伴随厄尔尼诺将越来越强烈。在20世纪50-70年代，强沙尘暴与流感爆发一一对应，沙尘暴可能传播禽流感。

见：杨冬红，杨学祥，刘财。2004年12月26日印尼地震海啸与全球低温。地球物理学进展。2006，21（3）：1023-1027

我们在2011年提出，2004年12月26日印尼地震海啸后，全球低温冻害和暴雪灾害频繁发生。“潮汐调温说”和“深海巨震降温说”是一种合理的解释。根据“潮汐调温说”和“深海巨震降温说”理论，2005年以后全球气温将因为地震海啸和强潮汐南北震荡而降低。2009年11月至2010年1月低温暴雪袭击北半球，西方科学家也承认2000-2010年气候的自然变化减缓全球气候变暖效应这一客观事实。潮汐振荡可以解释全球气温的准60年变化，海洋及其边缘的强震能够将深海冷水翻上表面，使全球气候变冷。潮汐和太阳黑子活动不仅有相同的变化周期，而且都和气温变化有很好的对应关系。研究表明，在太平洋十年涛动冷位相时期，强震与低温冻害频繁发生。

见：杨冬红，杨德彬，杨学祥。地震和潮汐对气候波动变化的影响。地球物理学报。2011，54（4）：926-934.

我们在2013年提出，温室效应不是气候变化的唯一因素,温室气体的主体不是二氧化碳而是水汽.当水汽凝聚为云,就会遮蔽阳光,起到降温作用.太阳辐射量变化不足以解释气候变化的振幅,关键在于存在太阳能量积累和释放的多种效应,其中"海底藏冷效应"和"海洋锅炉效应"最为显著.太阳能在地球各圈层的不同分配也是地表气候变化的原因之一,其中"地磁层漏能效应"和"臭氧洞漏能效应"最为显著.气候变化周期是天文周期微力激发的结果,其能量来自太阳能量的长期积累.目前处于1500~1800年气候周期的变暖高峰,200年气候周期的变冷初期,60年气候周期的变冷阶段.本文通过历史资料反复核对,证实太阳黑子延长极小期、太阳黑子周期长度大于11年时期、潮汐极大期、低温有明显的对应关系,已经查出重复出现两个连续周期,除太阳活动变化外,强潮汐是其形成的原因.全球气候有准60年、200年、18000年等周期,这些周期与潮汐周期有很好的对应关系.特别是179~200年周期,在太阳黑子活动、潮汐变化和冷暖变化中都有明显的表现,形成对应的周期规律.分析结果显示,气候冷暖变化的原因不只限于大气层本身,而确有可用于气候预测的星体运行的变化信息.规律表明,2007年开始的太阳黑子延长极小期和潮汐极大期使我国可能进入严重低温冻害时期,并将在2020年达到高潮,必须做好预防准备.

见：杨冬红, 杨学祥.全球气候变化的成因初探[J]. 地球物理学进展, 2013, 28(4): 1666-1677, doi: 10.6038/pg20130405

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http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-741548.html