海洋:地球之心如何影响全球生态平衡?
海洋:地球之心如何影响全球生态平衡?
海洋覆盖了地球表面约71%的面积,被誉为“地球之心”。这颗“心脏”不仅通过调节气候维持地球温度,还通过碳循环吸收大量二氧化碳,更孕育着丰富的生物多样性。然而,随着全球气候变化的加剧,这颗“心脏”正面临前所未有的挑战。
海洋的气候调节器作用
海洋是地球气候系统的重要调节器。根据欧盟“哥白尼海洋服务”计划发布的《海洋状况报告》,海洋吸收了约93%因温室效应产生的额外能量和约25%由人类活动排放到大气中的二氧化碳。然而,随着温室气体排放量的增加,全球海洋正加速变暖。自2005年以来,海洋变暖速率从0.58瓦特每平方米增至1.05瓦特每平方米,翻了近一番。
海洋变暖不仅影响海洋生物,还会对地球气候系统产生深远影响。研究显示,2023年全球年平均海表温度、2000米以上海洋热含量、海洋层结、海洋温度的空间不均匀性,均是有现代仪器记录以来最高的一年。海洋变暖导致其稳定气候的功能正在不断弱化,极端天气事件频发。
海洋变暖会使飓风(台风)增强,导致其登陆后衰减速度变慢、移动路径多变、持续时间更长。这是因为海洋表面温度上升加速了水汽蒸发,能够为热带气旋持续提供能量和水汽,使飓风(台风)更持久、更具破坏力。研究发现,过去几十年来,大部分海域的台风活动范围都存在向两极移动的趋势,尤其是西北太平洋海域,台风的整体活动范围每10年平均向北移动约78±31公里。
海洋变暖还导致冰川和冰盖加速融化,海平面不断上升,使得(超)强台风—风暴潮增水更易形成灾害性水位,加剧洪涝灾害程度。赤道中东太平洋海表温度升高,形成厄尔尼诺事件,会引发全球或区域极端事件,如巴西干旱、澳大利亚高温热浪和森林野火等一系列气候异常。北极变暖,格陵兰海冰融化,则使得大西洋经向翻转流减弱,欧洲寒流暴风雪增强,“暖北极—冷欧亚”成为北半球中高纬冬季气候系统变化的最显著模态之一。
海洋碳汇:地球的“空气净化器”
海洋不仅是气候调节器,还是重要的碳汇。中国科学院青藏高原研究所的研究显示,2015-2022年间,全球海洋碳汇为2.32±0.18PgCyr-1,占化石燃料碳排放量的24%。这一数据来自自主研发的“贡嘎”大气反演系统,通过同化OCO-2卫星CO2柱浓度数据生成,准确刻画了全球和区域尺度碳通量时空格局。
海洋通过物理、化学和生物过程吸收大气中的二氧化碳。物理过程主要发生在海洋表层,通过气体交换实现;化学过程涉及二氧化碳与海水中的碳酸盐系统反应;生物过程则通过浮游植物的光合作用将二氧化碳转化为有机物,随后通过食物链传递和沉积作用储存在深海。
然而,海洋碳汇能力并非无限。随着海洋吸收的二氧化碳增加,海水酸化程度加剧,影响海洋生物的生存环境。同时,海洋变暖也会影响碳循环过程,减少海洋对二氧化碳的吸收能力。因此,保护海洋碳汇功能,减缓气候变化,需要全球共同努力减少温室气体排放。
海洋生物多样性:生态系统的基石
海洋是地球上生物多样性最丰富的生态系统之一,从微小的浮游生物到庞大的鲸鱼,构成了复杂的生态网络。然而,气候变化、栖息地丧失和过度捕捞等人类活动正在威胁海洋生物多样性。
以弗吉尼亚州的海湾扇贝恢复项目为例,通过恢复水下草床和引入遗传多样性,扇贝种群逐步复苏。自2012年以来,海湾扇贝的种群密度已达到每平方米近0.07只。该项目的成功离不开VIMS、自然保护协会及包括弗吉尼亚大学在内的多所学术机构的合作。
切萨皮克湾的牡蛎礁恢复项目同样展示了栖息地恢复对生物多样性的重要性。牡蛎通过过滤水中的悬浮物和营养物质,显著改善水质,减少富营养化现象,为其他海洋生物提供了更好的生存环境。随着牡蛎数量的增加,渔民们能够在不破坏生态平衡的前提下,获得稳定的收入来源。
共同守护“地球之心”
联合国环境规划署项目管理专员加布里埃尔·格里姆斯迪奇指出,为了增加对海洋保护和海洋环境保护的承诺、理解和合作,我们需要唤醒的新深度。格里姆斯迪奇:“当我们谈论新的深度时,也许我们在谈论理解的深度、共情的深度、合作的深度、承诺的深度。因此,我们真的需要增加我们对海洋保护和海洋环境保护的承诺、理解和合作。”
气候变化导致的珊瑚白化事件日益频繁,1998年、2010年、2015年、2016年以及去年都发生了大规模珊瑚白化事件。2016年,马尔代夫超过70%的珊瑚受到影响,一些珊瑚物种的死亡率高达90%。
为了防止未来发生更多的白化事件,挽救珊瑚礁的命运,人们必须首先解决气候变化问题。格里姆斯迪奇:“因此,我们要落实《巴黎协定》,将全球升温幅度控制在远低于工业化前水平的1.5摄氏度是至关重要的。这需要全球的努力,减少对化石燃料的依赖,摆脱高碳排放的经济模式。这是一个艰巨的挑战,这不仅仅是针对珊瑚礁的挑战,更是对整个社会的挑战,对我们的经济和生活方式都是一个巨大的挑战。珊瑚礁在某种程度上代表了气候变化带来的大规模影响的早期预警信号,是我们看到的最明显的迹象之一。”
海洋是地球的生命之源,人类以及地球上所有其他生物的生存都依赖于它。保护海洋,就是保护我们共同的家园。这需要科学研究、政策支持和公众参与的共同努力,以确保海洋生态系统的可持续性。