与陆地上的热浪一样,一段时期内海水温度的猛增预计将更加频繁和强烈。它们将对海洋生命产生怎样的影响,我们又该如何适应?
<p>西班牙马略卡岛岸边的海神草草床。海水温度的突然上升,即“海洋热浪”会彻底摧垮海草草甸等敏感的海洋生物系统,而它们对于阻止危险的气候变化和自然崩溃至关重要。图片来源:Clara Margais / Alamy</p>

西班牙马略卡岛岸边的海神草草床。海水温度的突然上升,即“海洋热浪”会彻底摧垮海草草甸等敏感的海洋生物系统,而它们对于阻止危险的气候变化和自然崩溃至关重要。图片来源:Clara Margais / Alamy

2023年7月4日,世界气象组织(World Meteorological Organization)宣布厄尔尼诺出现,这是一种导致陆地和海洋表面温度上升的气候模式。

极端海洋变暖会对海洋产生怎样的影响?我们可以从过去的气候事件中一窥端倪。例如,在2010年12月,一股异常温暖的海水席卷了澳大利亚鲨鱼湾(Shark Bay)丰茂的海草床,短短几天时间里便摧毁了那里三分之一的栖息地,破坏了脆弱的海草甸。每年从沙地释放的二氧化碳,造成的间接损失高达31亿美元。“损失相当惊人。”英国海洋生物协会(Marine Biological Association)的研究员凯瑟琳·史密斯(Kathryn Smith)说道。

科学家将这一事件称为“海洋热浪”( marine heatwave)。它有别于长期变暖趋势,是在一段时期内水温突然开始异常升高并持续数天乃至数月的现象。海洋保护协会(Ocean Conservancy)的气候科学主任萨拉·库利(Sarah Cooley)表示,就像陆地热浪会威胁陆上生态系统一样,海洋热浪也会伤害海洋生物,对“我们所依赖的系统构成明显而紧迫的威胁”。

这些影响预计会愈演愈烈。联合国气候科学机构IPCC预测,到2100年,海洋热浪发生的频次和强度将分别是工业化前的50倍和10倍。科学家们正在研究预测这些事件的方法。他们的研究可以为减灾措施提供支持,从而减轻脆弱的栖息地、物种和依赖它们的沿海社群受到的威胁。

饱受热浪困扰的海洋

海洋吸收了大气中温室气体排放造成的90%的多余热量。除此之外,气候变化正在加剧各种气候现象,给地球上的这个最大的生态系统注入了更多热量。

高气压系统便是其中之一。低气压系统带来凉爽多云的天气,带走海洋中的热量,让富含营养物质的冷水升到海洋表面。高气压系统则破坏了这一过程,带来了更温暖、无风、无云的气候条件,使太阳能够不受阻碍地加热水体,导致升到水面的营养物质减少,无法支持磷虾和浮游植物等海洋食物链的基础。

2014年,这些因素相互作用,在北太平洋形成了一个面积数百公里、比平均温度高出6摄氏度的巨大的桑拿房,也被称为“暖水团”(the Blob)。营养物质的突然消失给鱼类、海鸟和鲸类带来了灾难,它们不得不迁徙到其他地方寻找食物,否则就只能死亡。

据估计,等到这个暖水团消散时,约有一百万只海鸟以及无数的甲壳类动物、鱼类和海豹死亡。因在海岸附近寻找食物而被渔具缠住的鲸鱼数量也创下了纪录

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2023年5月,西班牙海域,潜水员尝试救助一头被渔网缠住的座头鲸。图片来源:Alamy
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潜水员在澳大利亚的大堡礁拍摄白化的珊瑚。图片来源:The Ocean Agency / The Ocean Image Bank

温流涌动也会使珊瑚礁、海草甸和海藻床等敏感的生物多样性中心地区的环境条件变得难以忍受。与普通海洋变暖相比,热浪会加快珊瑚白化的速度,导致更多的珊瑚死亡和海带森林的大面积毁灭。较高的水温还会触发藻类大规模爆发,导致海洋生物因缺氧而大规模死亡。

例如,2010年摧毁了鲨鱼湾海草甸的那次热浪还摧毁了澳大利亚西部绵延100公里的海带森林。“那是12年前的事了,但那里的海带到现在还没有恢复。”主要研究海洋热浪的史密斯说。

原因何在?

尽管科学家们仍在试图解开这些现象背后的气象诱因,但它们与人类活动有关的气候变化脱不了干系。一种假设是,温暖的北极地区——其升温速度是全球平均水平的三倍——减小了北方和热带地区的温差。

伍兹霍尔海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institute)的物理海洋学家斯文亚·瑞安(Svenja Ryan)解释说,温差的缩小可能会削弱通常推动地球中心地带雨水和风的急流,使其更容易受到高气压系统的侵袭。而高压系统阻塞了通常的大气过程,并在陆地和海洋上形成盘旋的炎热气流岛。

海洋洋流强度和方向的变化也可能触发海洋热浪,因为其中一些洋流正在将温暖的水流输送到以前不会到达的地区。

World map showing marine heatwaves, in areas of red, orange and yellow, on June 19 2023
2023年6月19日记录的海洋表面温度异常状况。如图中右上方的红色和橙色区域所示,6月底东北大西洋海域出现了创纪录的海洋热浪。图片来源:NOAA Marine Heatwave Watch

海洋变暖的代价

对比历史数据显示,自1925年以来,海洋热浪的天数增加了54%,而有记录以来最热的10次热浪中有8次发生在过去的13年里。“热浪正在发生,并且在某些地区真的非常强烈,它们确实会对当地社区和经济产生影响。”瑞安说。

热浪带来的社会经济损失越来越明显。英国海洋生物学会的史密斯说:“许多沿海社区受海洋热浪的打击一下子失去了全部收入。”

在暖水团消散之后,年产值1亿美元的阿拉斯加湾鳕鱼渔业崩溃了。2016年智利沿岸海域的一次热浪引发了有毒藻华,导致该国当年鲑鱼养殖产量减少了20%,损失达8亿美元。与此同时,一项调查显示,如果海洋总体变暖持续下去,澳大利亚大堡礁珊瑚白化现象加剧,该国旅游业将损失10亿美元的收入。

史密斯解释说,越来越受欢迎的碳信用计划要依靠完整的海草甸和海带森林,而这些计划可能也会受到海洋热浪的破坏。她的研究显示,过去25年中的34次海洋热浪给渔业、旅游业和碳储存造成了每年数十亿美元的损失。更难以衡量的是热浪造成的文化价值损失,以及它们对飓风等极端天气事件的影响。

适应是关键

为了根本解决过多的热量导致海洋变暖的问题,我们需要减少温室气体排放。但库利表示,碳减排的效果需要一段时间才能显现。“有很多导致温度升高的因素是‘锁定’的,同时热浪将变得更加严重和极端。”她解释道:“但我们知道可以减少其他可控的因素。”

库利表示,增强生态系统的韧性是帮助环境及栖息生物挺过海洋变暖的最好方法。因此,减少污染、加强对海带床和海草草地等栖息地的保护等措施,有助于减轻海洋热浪的风险。“拥有一个庞大的健康生态系统储备对我们来说更是一项保险策略。”她补充道。

a person dressed in blue holds a piece of burlap sack, which has seagrass seedling tied to it
2023年5月,固定在粗麻布上、即将被种植在美国佛罗里达州印第安河潟湖中的“一块”海草。美国东南部地区的这类生态系统修复项目有助于提升海洋抵御未来热浪的韧性。图片来源:Kim Shiflett / NASA

与此同时,正如预测陆上热浪一样,人们也在不断努力预测海洋热浪。这门新兴科学仍需要进行更多的研究,了解这些现象如何影响洋流、海洋化学和食物供应,乃至热浪影响所能抵达的海洋深度。如果我们想要达到与陆上预测相同的精确度,这些知识是必不可少的。

但美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration)海洋学研究员迈克尔·贾科克斯(Michael Jacox)表示,研究表明,在特定的气象条件下,我们可以提前一年预测某些海洋热浪。他也是这项研究的主要作者。

我们无法拯救一切,那么我们应该尝试保护什么?
凯瑟琳·史密斯(Kathryn Smith),英国海洋生物协会

“我认为预测真正的关键在于对影响的解读,然后决策。”贾科克斯补充道。关于海洋热浪到来时间和地点的更详细信息为适应创造了空间。环保人士可以确定热浪路径上的栖息地,甚至采取措施来保护它们免受升温最严重的影响。渔民可以改为捕捞受威胁较少的物种,或将水产养殖笼移离危险区域。在当地居民生计受到威胁的情况下,预测可能会触发对受灾严重社区的财政支持。最好是在认识到海洋热浪现实影响的情况下,出台积极的国家政策,对干预措施进行指导和支持。

如今,鲨鱼湾的海草甸仍然带有2010年热浪留下的伤痕。日益炽热的海洋将使许多生态系统面临类似威胁,如厄尔尼诺这样的事件给海洋增加更多的热压力情况下更是如此。英国海洋生物协会的史密斯表示:“我们无法拯救一切,那么我们应该尝试保护什么?关键是了解有哪些变化,以及需要关注哪里。”

翻译:子明