大气所发现海洋观测系统变化导致全球海洋热含量“突变”

温室气体导致地球系统能量增加，表现为全球变暖，然而地球系统增加的能量中有超过90%储存在海洋中，全球海洋热含量变化是气候变化的一个重要的“指针”。估计全球海洋热含量的变化是气候变化研究的一个基本问题。然而，海洋观测系统在不断变化：在上世纪（1966-2001年），海洋主要是基于船舶的观测系统；而在2001年之后，Argo浮标观测网逐渐构建，成为最主要的海洋观测系统。这两个主要观测系统对海洋的空间采样有很大差异（图1）：船舶观测系统主要分布在主要航线附近：如北半球中纬度（图1b）；而Argo观测系统有较为完整的全球覆盖（图1c）。

中国科学院大气物理研究所成里京和朱江发现：由于上述海洋观测系统的转变，全球上层（0-700m）海洋热含量在2001-2003年存在一个“突变”（图1a）。这个“突变”使得1990-2012全球海洋热含量变化趋势被高估40%。研究指出：船舶观测系统（1966-2001年）主要采样了变暖速率较快的海区，而中东太平洋，南大西洋等变暖速率较慢的区域缺乏足够的观测；而这两个区域均能被Argo系统覆盖。这种不均匀的采样是造成2001-2003年热含量估计突变的主要原因。

考虑到这种观测空间分布变化造成的偏差，他们进一步提出一种新的估计全球海洋热含量趋势的方法，并得到了1966-2012年全球上层700m热含量变化趋势：为0.36 ± 0.08 W m-2。新的估计较过去国际不同小组得到的估计（如IPCC-AR5）快约20~30%。

该成果于2014年10月发表于Geophysical Research Letters。

论文信息：Lijing Cheng and Jiang Zhu*, 2014: Artifacts in variations of ocean heat content induced by the observation system changes. Geophysical Research Letters, DOI: 10.1002/2014GL061881.

图1：（a) 全球0-700m海洋热含量变化时间序列。红色阴影为观测观测的数据量，蓝色阴影为Argo观测数量；（b) 船舶观测系统主要观测区域；（c) Argo观测系统的观测区域；（d) Argo观测系统相比于船舶系统增加的观测区域。