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本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛。 $ B0 ~" m7 G! ]
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气候和海洋科学家正在观察全球范围内海洋和陆地表面的普遍变暖。自19世纪中叶以来，陆地表面记录的全球平均温度上升了约1摄氏度，海洋表面上升了0.6摄氏度。全球变暖在阿尔卑斯山地区和北极地区最为明显。 1 t! ~; K" O1 S6 ?+ h
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% N; L; j) b/ m$ i2 `. @ 但是，在1982年至2011年期间，在南极大陆周围的南大洋部分地区的地表水，特别是在南纬55度以南的地区，记录到一种冷却的趋势。这种降温在南大洋的太平洋部分最强，那里的洋面每十年降温约0.1℃，在印度洋和大西洋部分地区最弱。 2 ^/ M" u% I- h, b
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" c e; `5 X9 _- K# O5 X 气候和海洋科学家至今未能提供令人满意的解释，解释为什么南大洋的部分地区已经逆反全球变暖的趋势。现在，由美国联邦理工学院教授尼古拉斯·格鲁伯领导的一组科学家在高分辨率海洋模型模拟的帮助下解决了这个难题。
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模拟强调了海冰的影响 7 Q$ y. \( ~ W4 r, g- [3 ?
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" M3 ~) O/ I# T 在《AGU进展》杂志刚刚发表的一篇论文中，科学家们使用了一系列的模拟来表明海冰变化是南大洋地表水变冷的最可能原因。研究小组将海冰的观测变化纳入到模型中时，他们才能正确地复制温度变化的观测模式。当他们忽略了这一影响，只考虑到其他潜在因素，如更活跃的海洋环流或南极冰川融化增加的淡水流量时，这种模式并没有得到准确的模拟。
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他们对海冰在造成地表变冷过程中所起作用的考虑是基于以下观察：1982年至2011年期间，南极洲周围的南大洋海冰范围稳步增加，而北极海冰范围在同一时期明显缩小。 - y- s }" g/ [6 H0 B2 X
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几年前，科学家已经发现了南大洋海冰扩张的原因。他们注意到，在这段时间内，更强的南风将沿海形成的更多海冰吹向公海，从而加强了那里的融化。由此产生的更强的输送带加强了淡水从大陆附近向公海的输送。这是因为当海冰从海水中形成时，盐被留在了海水中，而当海冰在远离海岸的夏季融化时，淡水被释放到海面上，降低了海水的盐度。
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这种表面盐度的降低加强了海水的垂直分层：在这部分海水中较轻的水停留在100米以上，而较浓的咸水则留在下面。一般来说，海水越咸越冷，其密度越大，在海洋中的深度也越大。 # _1 X0 ? q3 [) o3 W) [
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! C8 v, U! x- y+ l& S* k. i3 U 水层之间的热交换较小 - @$ F3 \6 f" T
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! }1 N$ @- Z0 R9 S 更强的分层减少了深层和地表水之间的热量交换，导致热量留在深处。此外，冬季南大洋上空的空气通常比海水的温度要低。再加上海洋中热量垂直交换的减少，这最终造成了所观察到的地表水冷却和地下变暖的情况。 * I% K- k5 F* X. o) M
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# G2 J) h5 }. h$ s, { 盐度在控制垂直分层中的重要作用是南大洋的一个特性，因为在海洋的表层水和次表层水之间实际上温度差别很小：只有零点几度。强盐度驱动的分层也解释了为什么表面冷却没有引起深层混合。 4 z; S$ s# Y9 i" {+ m' c( [
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南大洋在过去三十年里变冷是很不寻常的，要知道地球上其他所有地方，尤其是陆地表面，都已经变暖了。仅仅在海洋的一个区域降温不应被解释为全球气候系统长期变暖的减少。这仅仅是南大洋热量从表层向深层的再分配。气候变化显然是人为造成的，不能仅仅因为海洋的一个区域显示出降温迹象就提出质疑。
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