張泉湧觀點:海洋暖化與海洋生態危機

2023-02-19 05:50

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澳洲大堡礁陷大規模白化危機。(美聯社)

澳洲大堡礁陷大規模白化危機。(美聯社)

壹、聯合國2000年正式實施全球海洋觀測網

地球海洋是太陽系唯一躍動的藍色心臟,對居住人類與生物來說都至關重要。自1998年聯合國開始籌建全球實時海洋觀測網(Argo),以便長期、自動、實時和連續獲取大範圍且深層之海洋資料。該計劃於2000年正式實施以來,包括美國、澳大利亞、法國、英國、德國、日本、韓國、印度和中國在內約40個國家和團體在全球海洋共布放1.4萬個以上的Argo浮標,因而實現全球海洋中上層的實時觀測,是目前獲取海洋的氣候狀態信息的主要來源,被廣泛應用到物理海洋學的各領域,如海氣相互作用、海洋環流、年際變化及聖嬰現象等,還能用於直接計算全球海洋熱含量,已成為海洋和大氣研究中重要的資料來源。

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地球海洋覆蓋地表面積達71%,平均厚度約4,000公尺,共儲存地球上97%的水資源,大氣總質量僅約海洋總質量的0.36%,難怪阿波羅號上太空人看地球像顆「藍色大彈珠」。由於海水的比熱遠大於大氣與陸表,海洋具有極強熱儲存功能,是地球大氣的調節器。國際期刊《大氣科學進展》2022年3月發表研究,表示最近100多年來,地球系統尤其海洋大量「困住」熱量,因而驅動全球暖化,這些能量有90%以上都存儲在海洋中,因此也可以說海洋暖化實際上就等於全球暖化。2021年海洋溫度連續6年打破記錄,研究也發現海洋和地球系統仍在加速吸收熱量,尤其造成深海暖化持續加速中。人類正遭受地球暖化的嚴重後果,但很少人關注海洋暖化。2022年海洋溫度是人類史上有記錄以來最高溫,科學家估計,2022年海洋升溫能量相當於每秒水下引爆5枚原子彈,因此擔憂海洋暖化將導致失去調節地球氣候的能力,使全球極端天氣越發難以控制。

貳、海洋熱含量與海洋熱浪天數急速增加

2018年8月16日科學雜誌「自然」的一份研究指出,即便人類把全球暖化控制升溫在2℃以內,海洋熱浪頻率、強度與持續時間依然會大增。相較進入21世紀以來奪走數以萬計人命的陸上熱浪,海洋熱浪受到的關注程度非常低。但持續性的海面溫度上升,同樣會造成災難後果。2013年美國加州外海的海洋熱浪水溫異常上升6℃,且持續超過1年,被稱為「水泡」(TheBlob)的海水升溫,讓有毒海藻暴增,導致捕蟹業停擺,海獅、鯨類與海鳥死亡。

2019年3月4日英國衛報指稱,全球暖化導致海洋均溫升高,科學家首次針對海洋熱浪進行全球系統性分析,根據世界氣象組織公布的定義,連續5天氣溫高於歷年溫度平均值5℃以上,即稱為「熱浪」。研究發現發生海洋熱浪頻率越來越高,且持續時間越來越長,與1925~1954年相比,截至2016年的30年間,熱浪天數增加了50%以上。大氣中的溫室氣體濃度持續增加,目前二氧化碳濃度已達200萬年來最高,導致全球暖化愈趨嚴峻;2023年1月10日歐盟氣候研究組織「哥白尼氣候變化服務」表示,歐洲、中國等地夏季極端高溫,導致2022年成為史上第5熱年份,不僅氣溫升高,連100公尺深海水也愈來愈熱。美國聖湯瑪斯大學氣候研究員亞伯拉罕說,2019~2022連續4年海洋熱含量均創新高;海洋熱含量是指海面下2,000公尺所吸收並儲存的熱量,可以反映出受全球暖化與氣候變遷的影響。2023年1月紐西蘭氣象局海洋學家蘇薩說,南島南部周圍水溫遠高於正常,峽灣地區溫度比正常高6℃,南島西岸水溫則高出均溫4℃,這種海洋溫度會對海洋生態系統產生重大影響。

230208-海洋熱浪頻率不斷增加,對海洋生態構成重大威脅。(2019年3月5日法新社)
海洋熱浪頻率不斷增加,對海洋生態構成重大威脅。(2019年3月5日法新社)

隨著海洋熱浪的增加,海藻林、海草床和珊瑚礁逐漸消失,這些基礎物種對海洋生物至關重要,提供棲地和食物,但近年從加州到澳洲,乃至西班牙的海岸都受到打擊。2019年3月英國普利茅斯海洋生物協會史邁爾在《自然氣候變遷》期刊稱,2011年襲擊澳洲的破紀錄熱浪「Ningaloo Niño」以及東北太平洋從2013~2016年持續存在的熱浪,對浮游生物到無脊椎動物、魚類、哺乳動物和海鳥等各種生物都產生不利影響,許多海洋系統受到多重打擊,海洋整體的逐漸升溫,使熱浪襲擊情況更加惡化。可以移動的海洋動物,理論上可以游到較涼爽的水域,但海洋熱浪移速往往比魚類游速更快,因此迅速地衝擊廣大海洋區域。

参、黑潮大蛇行日本海溫上升,海底陷沙漠化

2023年1月日本海域發生不少怪象,出現許多不該在海洋沿岸地區的海洋生物;1月9日大阪淀川大橋下,一隻長達15公尺的抹香鯨,闖進淀川出海口處,兩天後即告死亡;鳥取縣也在海岸邊發現一隻超過3公尺的巨大烏賊屍體,更有大批河豚擱淺岸上。這些本該屬於深海活動的海洋生物,竟然都出現在海洋沿岸,甚至擱淺,而且最容易攻擊人的大白鯊也被發現不少次。日本奄美海洋生物研究會會長稱2022年海溫比往年高出1~1.5℃,因此魚兒北上,鯊魚為了覓食,也跟著北上導致日本沿岸地區一次又一次看見鯊魚;這些罕見現象,主要是因為海水升溫,深海生物的覓食行為與活動區域產生變化所致,也凸顯出海洋生態危機。

230208-2023年1月9日大阪淀川大橋下,一隻抹香鯨,闖進出海口處,兩天後即告身亡。(路透社)
2023年1月9日大阪淀川大橋下,一隻抹香鯨,闖進出海口處,兩天後即告身亡。(路透社)

受全球暖化影響,從2017年8月開始,沿日本列島南岸往東北方流動的黑潮暖流出現明顯地往外海折曲,然後再繞回來之現象,稱為「黑潮大蛇行」,已持續5年,影響日本甚鉅,台灣東部外海也出現「黑潮大蛇行」狀況;每年10月到隔年4月,是日本龍蝦的產季,但許多漁民近年卻發現,漁獲量正逐年銳減。追究原因,疑似海水升溫,造成海藻死亡,海底陷入沙漠化,龍蝦的天敵之一、兇猛的「鯙鰻」反而數量大增。龍蝦的重要產地三重縣,沿岸冬季水溫上升約4~5℃,造成海藻死亡、海底陷入沙漠化,龍蝦也隨著食物減少而消失,生存能力強悍的鯙鰻,本來就喜歡生活在溫暖的海域,現在海中鯙鰻數量因而正在增加,且不斷破壞漁網。

230208-2022年10月25日,中央氣象局局長指出台灣東部外海出現黑潮大蛇行。(取自鄭明典局長臉書)
2022年10月25日,中央氣象局局長指出台灣東部外海出現黑潮大蛇行。(取自鄭明典局長臉書)

肆、澳洲大堡礁白化與美國乞沙比克灣鯨魚頻受困

2022年3月25日英國廣播公司報導,位於澳洲東北沿岸全世界最壯觀的大堡礁,6年來已第4度陷入大規模白化危機,珊瑚礁因受海溫上升影響,珊瑚礁內的共生藻類死亡,導致珊瑚礁失去原本生動的色彩。澳洲大堡礁珊瑚礁群,綿延超過2,300公里,約有2,500個獨立礁石與超過900個島嶼,擁有約1,500種魚類與4,000種軟體動物棲息。儘管近兩年反聖嬰現象影響澳洲氣候,出現較冷海溫效應,但大堡礁仍然遭受暖化災害。澳洲管理當局在報告中指出,由空中調查證實,從2016以來已經發生第4度大規模白化,但若海水高溫環境條件緩和後,珊瑚礁依然仍可復原。

美國維吉尼亞海洋科學研究所的馬志尼和皮揚卡兩位博士,2022年1月在《海洋科學前沿》刊登的研究報告表示,美國最大出海口「乞沙比克灣」的熱浪頻率和強度都有逐漸增加趨勢。過去10年間,乞沙比克灣每年經歷6~8次海洋熱浪,但2010年之前每年只有4~5次。如海洋升溫趨勢持續下去,可能殺死底棲生物族群,並使某些水域缺氧問題更嚴重,導致漁獲物種減少。2020年2月5日《自然通訊》期刊的一份研究報告表示,氣候變遷導致海水暖化,使鯨魚受困漁具的事件異常激增,和海洋熱浪脫離不了關係,顯示海水暖化導致海洋熱浪已嚴重影響海洋生態和世界經濟。

伍、結論氣候危機也是海洋危機

人類正遭受全球暖化的嚴重後果,但很少人關注海洋暖化。2015年12月16日科學月刊報導,大氣、海洋和陸地是地球系統中最重要的3個碳儲存庫。透過不同的作用,碳可以在各個儲存庫之間相互流通,如陸上的生物透過光合與呼吸作用,可以使二氧化碳在大氣與陸地之間進行交換。而海洋中,除光合與呼吸作用外,生物性碳酸鈣的沉澱與溶解,以及二氧化碳氣體的溶解與逸散等作用,亦會促使二氧化碳在大氣與海洋之間進行交換。海洋熱浪除了本身帶來的災難,還會衝擊海洋吸收溫室氣體的能力,導致空氣中的溫度上升,連帶增強陸上熱浪帶來的影響。2022年海洋溫度是人類史上有記錄以來最高溫,科學家估計,2022年海洋升溫能量相當於每秒水下引爆5枚原子彈,因此擔憂海洋暖化將導致失去調節地球氣候的能力,使全球極端天氣越發難以控制。地球依靠海洋和冰凍圈來調節氣候,但這兩者也都極易受到氣候變遷的影響,海洋與冰凍圈的加速改變是全球暖化危機最顯見的徵兆之一。

*作者任飛航服務總臺主任氣象員、民航局組長及多所大學兼任副教授,著有《圖解全球暖化之危機與轉機》《全球氣候變遷─危機與轉機》《圖解大氣科學》《中尺度氣象學》等書

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