1月10日,由中國科學(xué)院大氣物理研究所(以下簡稱大氣所)牽頭,聯(lián)合國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心、自然資源部第二海洋研究所、中國科學(xué)院海洋研究所、中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心、美國國家海洋和大氣管理局、美國國家大氣研究中心、法國墨卡托海洋國際研究所、意大利國立地球物理與火山學(xué)研究所等全球31個(gè)研究單位的54位科學(xué)家組成的國際研究團(tuán)隊(duì),在《ADVANCES INATMOSPHERICSCIENCES》(AAS)發(fā)布了2024年全球海溫變化研究報(bào)告。報(bào)告揭示了2024年全球海表平均溫度、海洋上層2000米熱含量再一次達(dá)到了人類有觀測(cè)記錄以來的最高值。海洋逐年不斷刷新變暖紀(jì)錄,這一現(xiàn)象已然成為了一種新常態(tài)。
由于人類活動(dòng)造成的大氣溫室氣體濃度持續(xù)增加,海洋正在加速變暖。來自不同研究機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)產(chǎn)品一致表明,2024年海洋上層2000米海洋熱含量再次達(dá)到歷史新高(圖1)。2024年海洋上層2000米海洋熱含量比2023年增加了16 ± 8 ZJ(1 ZJ = 10的21次方焦耳)(大氣所數(shù)據(jù))、18 ± 7 ZJ(意大利國家研究委員會(huì)海洋科學(xué)研究所數(shù)據(jù))。以2023年中國社會(huì)的總用電量為基準(zhǔn),如果將16 ZJ的熱量完全轉(zhuǎn)換為電能,其能量儲(chǔ)備足以支撐全中國社會(huì)的用電需求約450年之久。

圖1. 1958-2024年全球海洋上層2000米熱含量變化時(shí)間序列(IAP/CAS數(shù)據(jù))
除此之外,海洋表面溫度也在破紀(jì)錄。海洋表面溫度指的是海洋與大氣接觸處的溫度,是海氣相互作用的關(guān)鍵變量,能夠影響較大范圍的天氣與氣候。2024年全球平均海表溫度比2023年高0.07℃(大氣所數(shù)據(jù))、0.05℃(美國海洋和大氣管理局?jǐn)?shù)據(jù))、0.06℃(歐洲哥白尼海洋監(jiān)測(cè)中心數(shù)據(jù)),創(chuàng)造了現(xiàn)代有觀測(cè)記錄以來的新高(圖2)。

圖2.根據(jù)IAP/CAS溫度數(shù)據(jù)產(chǎn)品(1米層)分析的1955年至2024年12月全球平均海表溫度變化。藍(lán)色線為年均值,黑色線為月均值。異常值為相對(duì)于1981-2010年平均值。左上角內(nèi)框?yàn)楹1頊囟鹊募竟?jié)變化。
但是,海洋的加速變暖和熱量的累積并非全球均勻分布,其地區(qū)差異非常顯著。報(bào)告分析了海洋變暖過程的區(qū)域特征,發(fā)現(xiàn)2024年,印度洋、熱帶大西洋、北大西洋、地中海、北太平洋、南大洋等區(qū)域海洋熱含量均創(chuàng)下歷史新高,顯示了全球海洋大規(guī)模增暖的新特點(diǎn)。熱帶地區(qū)、西北太平洋、印度尼西亞貫穿流等海區(qū)海溫變化波動(dòng)較大,主要受到厄爾尼諾-南方濤動(dòng)、太平洋年代際濤動(dòng)等現(xiàn)象的調(diào)控。
海洋物理環(huán)境的顯著變化已經(jīng)嚴(yán)重威脅了海洋生態(tài)環(huán)境與人類可持續(xù)發(fā)展。2024年,全球有104個(gè)國家記錄了有史以來最高的溫度,多地經(jīng)歷了極端天氣事件:大范圍的干旱、熱浪、野火,影響了南非、南亞、菲律賓、巴西、歐洲及美國東北部。2024年3月份,澳大利亞大堡礁發(fā)生了大規(guī)模的珊瑚白化事件;而7月加勒比海地區(qū)、9月的美國東南部及中國海南地區(qū),先后遭受了多次超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)(颶風(fēng))的襲擊。10月底,西班牙遭受到了“現(xiàn)代史上西班牙最嚴(yán)重的洪澇災(zāi)害”的襲擊,短短幾小時(shí)內(nèi),河流泛濫成災(zāi),造成了至少223人喪生。海洋持續(xù)變暖會(huì)降低海水中的溶解氧含量,影響海洋生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性,進(jìn)一步影響人類開發(fā)利用海洋漁業(yè)資源。海洋是臺(tái)風(fēng)、颶風(fēng)等極端天氣的能量來源,更暖的海洋也將導(dǎo)致未來臺(tái)風(fēng)更強(qiáng)、降水更多,給登陸地造成經(jīng)濟(jì)和社會(huì)損失:2024年9月超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“摩羯”登陸海南,造成了約800億元的直接經(jīng)濟(jì)損失。這些極端氣候事件背后都有著地球系統(tǒng)增暖的推波助瀾。

圖3. 2024年圣誕節(jié)時(shí)的南極海冰。南大洋是海洋熱含量增加最快的地方之一。(攝影:班超)
該研究同時(shí)發(fā)布了4個(gè)國際機(jī)構(gòu)的2024年海洋數(shù)據(jù),分別是來自中國科學(xué)院大氣物理研究所的海溫?cái)?shù)據(jù)、意大利國家研究委員會(huì)海洋科學(xué)研究所的再分析數(shù)據(jù)、歐洲哥白尼海洋監(jiān)測(cè)中心的海溫?cái)?shù)據(jù)、美國海洋和大氣管理局的海溫?cái)?shù)據(jù)。大氣所海溫?cái)?shù)據(jù)使用了自然資源部第二海洋研究所Argo野外站提供的經(jīng)質(zhì)量再控制的全球?qū)崟r(shí)Argo數(shù)據(jù)集。
論文作者團(tuán)隊(duì)包括中國科學(xué)院大氣物理研究所成里京(通訊作者)、朱江、杜娟、鄭飛、V. Gouretski、潘玉瑩、譚哲韜、朱雨靜、魏旺栩;美國圣-托馬斯大學(xué)J. Abraham;美國大氣研究中心、新西蘭奧克蘭大學(xué)K. Trenberth和J. Fasullo;美國賓州大學(xué)M. Mann;美國國家海洋和大氣管理局國家環(huán)境信息中心團(tuán)隊(duì)T. Boyer、R. Locarnini、A. Mishonov、J. Reagan、Huai-Min ZHANG、Boyin HUANG;印度尼西亞國家研究與創(chuàng)新署氣候與大氣研究中心AlbertusSULAIMAN;中國科學(xué)院海洋研究所王凡、李元龍、張斌、任秋萍;國家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心于福江、萬莉穎、陳幸榮、王大奎、馮立成、劉旭;河海大學(xué)宋翔洲;中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心原惠峰;國家海洋信息中心劉玉龍;意大利國立地球物理與火山學(xué)研究所S. Simoncelli、F. Reseghetti;中國科學(xué)院南海海洋研究所陳更新、張榮望;法國墨卡托海洋國際機(jī)構(gòu)Karina von Schuckmann、Flora GUES;北卡羅來納州立大學(xué)Garrett GRAHAM;生態(tài)環(huán)境部珠江流域南海海域生態(tài)環(huán)境監(jiān)督管理局李冠城;英國歐洲中長期天氣預(yù)報(bào)中心Michael MAYER;國家氣象信息中心曹麗娟;自然資源部第二海洋研究所劉增宏;廈門大學(xué)呂柯偉;國防科技大學(xué)王輝贊、馬占宏、鮑森亮、閆恒乾;可持續(xù)發(fā)展大數(shù)據(jù)國際研究中心陸亞洋等。
該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2023YFF0806500)、中國科學(xué)院國際伙伴計(jì)劃(060GJHZ2024064MI)、中國科學(xué)院-意大利研究理事會(huì)合作項(xiàng)目、新基石科學(xué)基金會(huì)、國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目“地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置”、美國國家科學(xué)基金會(huì)(NSF)、美國國家航空航天局(NASA)項(xiàng)目、美國國家海洋和大氣管理局(NOAA)項(xiàng)目等的支持。本研究中相關(guān)計(jì)算使用中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心與大氣物理研究所共同研發(fā)的海洋觀測(cè)數(shù)據(jù)處理軟件包,并在國產(chǎn)“東方”超級(jí)計(jì)算系統(tǒng)上完成;相關(guān)觀測(cè)數(shù)據(jù)的收集整編得到中國科學(xué)院海洋科學(xué)數(shù)據(jù)中心的支持。
論文:
Cheng L. J. Abraham,K. E. Trenberth,J. Reagan,H.-M. Zhang,A. Storto, K. von Schuckmann, Y. Pan, Y. Zhu, M. E. Mann, J. Zhu, F. Wang, F. Yu, R. Locarnini, J. Fasullo, B. Huang, G. Graham, X. Yin, V. Gouretski, F. Zheng, Y. Li, B. Zhang, L. Wan, X. Chen, D. Wang, L. Feng, X. Song, Y. Liu, F. Reseghetti, S. Simoncelli, G. Chen, R. Zhang, A. Mishonov, Z. Tan, W. Wei, H. Yuan, G. Li, Q. Ren, L. Cao, Y. Lu, J. Du, K. Lyu, A. Sulaiman, M. Mayer, H. Wang, Z. Ma, S. Bao, H. Yan, Z. Liu, C. Yang, X. Liu, Z. Hausfather, T. Szekely, F. Gues: 2025: Record High Temperatures in the Ocean in 2024. Advances in Atmospheric Sciences,?https://doi.org/10.1007/s00376-025-4541-3