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海洋热量和碳吸收

海洋吸收了温室气体捕获的绝大部分热量和约四分之一的人类碳排放,以海洋变暖、酸化和海平面上升为代价,缓冲了气候变化。

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Definition

海洋热量和碳吸收是指海洋吸收和储存来自增强温室效应的过剩热量以及人类活动排放的二氧化碳,两者共同调节气候变化的速度。

Scope

本主题涵盖海洋热量储存和海洋热含量测量、人为二氧化碳的海气交换和内部储存、将热量和碳带入深海的物理和生物过程,以及海洋作为气候缓冲器的影响和局限性。

Core questions

  • 海洋吸收了地球上多少过剩热量和人类碳排放?
  • 哪些过程将热量和碳从海表带入深海?
  • 如何测量和追踪海洋热含量和碳汇?
  • 海洋作为气候缓冲器的作用有哪些后果和局限性?

Key theories

海洋作为主要热库
由于水具有较大的热容量且海洋广阔,它储存了气候系统增加的绝大部分能量,因此海洋热含量是衡量全球变暖最可靠的指标。
海洋碳汇
海气交换和环流将相当一部分人为二氧化碳带入海洋内部,这一碳汇已通过流域尺度的碳调查进行了量化。

Mechanisms

热量和二氧化碳通过海表进入海洋,并通过混合、表层水下沉和翻转环流进入海洋内部,而生物泵则增加了碳储存。海洋巨大的热容量和体积使其能够吸收气候系统的大部分过剩能量,但随着表层水变暖和碳饱和,吸收速度会减慢。

Clinical relevance

海洋热量和碳吸收决定了地表变暖的速度和排放物在空气中的比例;它们还驱动着海洋变暖、酸化、脱氧和热膨胀引起的海平面上升,因此对其进行监测对于追踪和预测气候变化至关重要。

History

雷维尔(Revelle)和休斯(Suess)在1957年指出,海洋吸收二氧化碳,但其速度比仅凭其体积所暗示的要慢;此后,持续的观测、萨宾(Sabine)及其同事在2004年综合的全球碳调查以及Argo浮标阵列,都以越来越高的精度量化了海洋的热量和碳吸收。

Key figures

  • Roger Revelle
  • Christopher Sabine
  • Nicolas Gruber

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Seminal works

  • sarmientoGruber2006
  • sabine2004

Frequently asked questions

海洋吸收了多少全球变暖的热量?
海洋吸收了气候系统中捕获的绝大部分过剩热量,远超大气或陆地,这就是为什么海洋热含量是全球变暖的关键指标。
海洋会无限期地持续吸收二氧化碳吗?
海洋持续吸收碳,但随着表层水变暖和其化学性质变得更饱和,其效率会下降,因此不能指望它能跟上不断增长的排放量。

Methods for this concept

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