全球暖化與海洋變遷


隨著人類活動持續增加排放二氧化碳,造成溫室效應增強,引發全球暖化的持續發展,首當其衝的雖是氣溫的增加,但同時間,額外的熱能也儲存於海洋,造成海洋增溫。由於海水的比熱比陸地土壤高,吸收同樣熱能時,雖然陸地增溫通常大過海洋增溫,但是海洋所累積的熱能,絕對不容輕視。就能量分配而言,能量會優先往較低溫的地區傳送,極區的增溫幅度因而遠遠大過熱帶區域。因此,全球暖化下最具代表性的現象便是兩極地區的持續融冰。

全球暖化背景下,地球的自然環境發生改變時,也會對海洋造成莫大衝擊,其效應則會因回饋機制再影響大氣的氣候狀態。海洋內最重要的環流系統是溫鹽環流。當墨西哥灣流流往北大西洋東岸時,乘載的暖海水提供歐洲熱能,使得歐洲冬季溫度明顯高於彼岸的北美洲。當灣流從熱帶北上的過程中,緯度漸高海溫開始下降使得海水密度增加。溫度持續下降後產生的結冰現象也造成海水中之水份減少,鹽度因而提高。此過程(海洋學家稱之為brine rejection)使得密度進一步變大。上述溫度、鹽度雙重作用下,灣流到了北大西洋北部時,海水因密度大增而開始下沉。下沉的洋流(海洋學家稱之為sinking plume)到達深海後,再往南流動到南極後再往東流動,於東太平洋與東印度洋湧升到海面形成表面洋流,再往西流向墨西哥灣銜接灣流,形成完整的海洋環流系統,溫鹽環流為聯結表層海水與深海之重要運輸管道。

全球暖化下,氣溫上升使得北極產生大量的融冰,上升的北大西洋海溫造成海水密度降低,加上融冰所產生的大量淡水,也使得海水鹽度降低,海水密度因而降低。在此雙重效應之下,北大西洋北部海水的密度因而明顯降低,下沉的力道與流量減小,滯留在表面的海水阻礙墨西哥灣灣流北上的流量與流速。自1970年以來,溫鹽環流的流動速度呈現減慢的現象,對海洋生態系統及漁業產生不利的影響。

在熱帶海域,海溫變化主要表現在聖嬰現象。聖嬰發生時,熱帶東風減弱而西風增強。西太平洋暖海水往東偏移,不利東太平洋湧升流的上升。缺乏深層冰冷海水的挹注,取而代之的是暖海水的流入,東太平洋海溫因而明顯上升,整體太平洋海溫也隨之上升,形成暖事件。增暖海洋對大氣而言,如同有火爐從下方加熱大氣場,因此發生聖嬰現象時,全球氣溫也會隨之上升。全球平均年均溫顯示,伴隨著1976-77,1997-98年的聖嬰現象,全球平均氣溫於1977-97年間之平均值比1950-76年間平均值增加約0.3℃,1998-2014年間平均值又比1977-97年間平均值再增溫0.3℃。以上結果顯示,聖嬰可搭配全球暖化的進行,引發溫度上升的氣候變遷現象。2015年為有史以來最強的聖嬰年,該年亦為有記錄以來最熱的一年。因此,2015年以後,全球暖化是否又會進入另一個溫度跳躍的氣候變遷階段,值得吾人持續關注。



▲全球平均年均溫(包含陸地與海洋)於1950-2015年間,相對1971-2000年平均值之變化值,與全球暖化所引發氣候變遷所之增溫階段。

(圖片來源:張家治 繪)

(本文由科技部補助「海洋與環境變遷」執行團隊撰稿)

責任編輯:王御風∣國立高雄海洋科技大學 基礎教育中心

審校:翁叔平∣國立臺灣師範大學 地理學系

名詞解釋

溫鹽環流(thermohaline circulation,THC):依靠海水的溫度和鹽度驅動的全球洋流循環系統。墨西哥灣流於北大西洋之密度明顯變大而下沉,下沉的洋流於深海往南移動到南極後往東流動,於東太平洋與東印度洋生成湧升流回到表面,再往西流向墨西哥銜接墨西哥灣流,在這個過程中洋流運輸的不單是能量(溫度 ╱ 熱能),還包括地球固態及氣體資源等,因此又被稱為輸送洋流、深海環流等。

延伸閱讀

邵廣昭、李明安、樊同雲,〈氣候變遷對台灣海洋生物多樣性的影響及其因應對策〉 , 收於《全球暖化與極地保護國際研討會論文集》( p. 107-121 ,台北:財團法人牽成永續發展文教基金會,2008)
北極最高氣溫創紀錄 暖化速度快兩倍

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