气候变化正在加剧极端情况即使在海洋中

虽然对陆地上的极端天气事件了解很多，但对海洋中发生的极端天气事件的研究却很少。苏黎世联邦理工学院 (ETH Zurich) 领导的一项研究首次使用模型表明，海洋热浪以及高酸度或低氧的极端事件也可能同时发生——对海洋生物的后果难以预见。

在瑞士，人为气候变化变得越来越明显，最近一次是在 2021 年夏季，当时的特点是大雨和洪水。众所周知，全球变暖不仅会导致持续时间更长、强度更大的热浪，而且还会导致更严重的干旱、降雨和风暴，具体视地区而定。此外，这些极端天气事件越来越多地同时发生，相互叠加。

然而，关于极端事件如何在世界海洋中发展的研究很少。从 2000 年代初开始，第一批科学研究指出了海洋热浪的重要性及其对生态系统的影响。2011 年，澳大利亚西海岸持续的海洋热浪摧毁了那里物种丰富的海带森林，敲响了警钟。

海洋热浪最突出的例子可能是众所周知的“Blob”——一个巨大的温水气泡，从 2013 年到 2015 年，在太平洋东北部和西海岸从阿拉斯加到赤道蔓延。杀死了数以百万计的海洋鸟类、鱼类和其他生物。

苏黎世联邦理工学院、伯尔尼大学和塔斯马尼亚大学的研究人员使用高分辨率海洋模型从新的角度分析了这一极端天气事件。由苏黎世联邦理工学院环境物理学教授尼古拉斯·格鲁伯 (Nicolas Gruber) 领导的国际团队得出结论，导致大规模死亡的不仅仅是高水温，还可能是同时发生的极端事件的组合。

极端事件的组合特别危险

研究人员使用他们的模型来重建 Blob 随时间的发展，并在此过程中首次分析了海水的温度、酸度和氧气浓度的组合。他们的模拟显示，在 2015 年 7 月的热浪高峰期，极端酸性和低氧也广泛蔓延到东北太平洋的受影响地区。

据此，ETH 研究人员得出结论，俄勒冈州、华盛顿州和不列颠哥伦比亚省沿海发生的事件不仅仅是热浪，而是复合极端事件。“当海洋生物同时面临多种压力时，它很难适应，”格鲁伯说。“对于已经生活在其最佳温度范围上限的鱼类而言，额外的缺氧可能意味着死亡。”

这就是为什么在他们刚刚发表在《自然》杂志上的研究中，研究人员呼吁科学界更加关注海洋中的复合极端事件。“为了评估此类事件的风险，我们迫切需要更密切地研究导致此类极端事件的不同环境因素链——不仅在个别地区，而且在全球层面，”格鲁伯说。

首次分析全球分布

这项研究的作者已经朝着这个方向迈出了第一步。除了 Blob 之外，他们还使用全球气候模型来调查极端事件(分为热浪和涉及异常高酸度和低氧的情况)发生的地点和频率，以及它们的严重程度。

为了证明气候变化的影响，研究人员模拟了 1861 年至 2020 年期间的极端事件，并将当前情况与工业化前时期进行了比较。结果不言自明：在全球范围内，每年海洋表面的炎热天数增加了十倍，从大约 4 天增加到 40 天。海洋深处以异常低氧为特征的天数增加了五倍。

至于极端酸度，情况甚至更糟。与前工业时代相比，现在已经确立的几乎是永久性的极端情况。“这表明气候变化已经在海洋中发展了多远，”伯尔尼大学教授、该研究的合著者 Thomas Frölicher 说。

研究人员还在世界地图上显示了哪些海洋区域发生了最强烈的极端事件——无论是在海面还是在海面以下 200 米处。正如该研究的作者所强调的那样，水柱内这些事件的空间分辨率很重要，因为这进一步限制了受影响的海洋生物逃逸的可能性。

我们对海洋物种群落的了解仍然太少

研究人员无法详细评估极端事件的生态后果，但有一点很清楚：与进展缓慢的气候变化相比，极端事件对海洋生物的影响普遍更强。环境变化的突然发生使多种适应策略变得不可能。

当前的模型模拟只能在有限的范围内复制这些生态系统对极端情况的反应——它们还不能对生物和生态过程的复杂性做出公正的评价。“例如，我们的模型在区分不同藻类和浮游动物群体的能力方面仍然极其有限，”格鲁伯小组的高级研究员梅克沃格特说。但这种差异很重要，因为不同物种在承受极端情况的能力方面差异很大。

“我们从瑞士森林中了解到，山毛榉树的耐旱性不如松树，”格鲁伯说。相比之下，目前对海洋生态系统知之甚少。“我们对各个海洋区域的生态系统结构和功能缺乏广泛的了解。只有有了这个基础，我们才能确定气候变化和极端事件的影响，”沃格特说。

但毫无疑问：如果气候变化继续下去，极端事件将会增加——单独发生或与其他事件一起发生。更好的数据基础和广泛的研究工作将为采取更合适的海洋保护行动铺平道路。“就像公海上已经有国际保护区一样，例如，我们可以制定禁渔令来保护受极端事件影响的地区，”格鲁伯说。这已经在 Blob 的情况下完成了。然而，仅靠禁渔是不够的;ETH 教授强调说，迫切需要采取进一步措施。“时间不多了。”

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