"气候指纹"揭示了人类对大气温度变化的明显影响

"气候指纹"揭示了人类对大气温度变化的明显影响从国际空间站看地球表面，图中可以看出地球大气层的层次。资料来源：美国国家航空航天局新的研究表明，现在自然原因几乎不可能解释卫星测量的地球大气热结构的变化。劳伦斯-利弗莫尔国家实验室（LLNL）的科学家和同事进行的分析首次表明，将"指纹"技术用于识别人类对气候的影响，扩展到中高层平流层（地球表面以上25-50公里）后，可将人类对气候的影响的检测率提高五倍之多。LLNL气候科学家和发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文的共同作者StephenPo-Chedley说："将中高层平流层包括在垂直指纹中会产生人类对地球大气热结构影响的明确证据。"对流层（大气层下层）和平流层下层温度趋势之间的差异长期以来被认为是人类对气候影响的一个"指纹"。然而，这种指纹忽略了来自中高层平流层的信息，根据同样在LLNL的共同作者KarlTaylor。Taylor说："将指纹识别扩展到平流层上部，并将改进后的气候模型结果与现在涵盖37年的观测温度测量结果进行比较，意味着现在自然原因几乎不可能解释卫星测量的地球大气层完整结构中的趋势。"对流层的噪声可能包括日常天气、厄尔尼诺和拉尼娜现象引起的年际变化以及气候的长期自然波动。在平流层上部，变异性的噪音较小，而人类造成的气候变化信号较大，因此信号可以更容易区分。可探测性的发生是由于二氧化碳排放造成的平流层温度变化的独特模式和幅度。人类引起的平流层降温很大，并随着高度的增加而增加。相比之下，平流层温度的自然变化较小，产生不同的冷却模式。在1967年用一个简单的辐射对流气候模型进行的模拟中，SyukuroManabe和RichardWetherald量化了二氧化碳的温度影响。他们的研究得出了对流层变暖和平流层变冷的结论，并预测冷却会随着对流层顶以上的高度增加而放大。Manabe和Wetherald预测的温度垂直分布后来被更复杂的模型和观测所证实。但是，早期基于模式的研究，寻求在气象气球和卫星大气温度数据中发现人类的指纹，却忽略了平流层的中上部，在那里，二氧化碳增加的温度信号预计会比对流层或平流层下部大得多。Po-Chedley说："在寻找人类的二氧化碳信号时，平流层中上部有一个额外的优势，即它比低层大气受颗粒物污染和人类造成的平流层臭氧变化的影响要小。"这项新工作扩展了早期的指纹研究，这些研究仅仅依靠微波探测仪（MSU）数据来估计大气温度变化的纬度-高度分布。在新的研究中，研究小组将改进后的卫星数据集中看到的大气温度趋势与较新的历史时期的模型模拟中获得的趋势进行了比较。这些模拟提供了由于人类对气候的影响而产生的预期"信号"的估计。该小组还使用了工业化前控制运行的集合，其中没有人类或自然外部因素的逐年变化。控制运行提供了多模型对气候的自然内部变化所产生的"噪音"的估计。卫星观测到的大气温度变化与人类造成的变化一致，并产生了很大的信噪比。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1362557.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1362557.htm

研究发现气候变化对海洋生物的影响远超预期

研究发现气候变化对海洋生物的影响远超预期红鳍柱颌针鱼（Strongyluranotata）"躲藏"在加勒比海库拉索岛附近的海面下。资料来源：JulietteJacquemont（该研究的共同作者）。领衔作者、荷兰皇家海洋研究所（NIOZ）的卡塔琳娜-阿尔特（KatharinaAlter）解释了为什么对已发表的有关气候变化影响的研究结果进行总结和分析至关重要："为了更好地了解气候变化对全球的总体影响，海洋生物学家会计算气候变化对所有鱼类或所有无脊椎动物物种的影响。然而，在不同的单项研究中确定的影响可能会相互抵消：例如，如果蜗牛等无脊椎动物从某种环境变化中获益，而海胆等其他无脊椎动物则从中受损，那么尽管这两种动物群体都受到了影响，但无脊椎动物受到的总体影响却被认定为零"。事实上，由于气候变化，蜗牛吃得更多，而海胆吃得更少。这两种影响都很重要，甚至会产生连带效应：海胆的食物--草皮藻会生长得更多，而腹足类的食物--海带的生长则会减少。这两种无脊椎动物摄食量的不同导致生态系统从海带为主的生态系统转变为草皮藻为主的生态系统，从而改变了生活在这个生态系统中的所有其他动物的生存环境。"阿尔特博士与来自瓦赫宁根大学以及美国、法国、阿根廷、意大利和智利的其他12个研究机构的同事一起，开发出了新的研究方法，不再将看似矛盾的结果对立起来，而是利用这两种结果来确定气候变化对动物健康的影响。在使用这种方法之前，人们已经知道海洋变暖和海水酸性增强会在三个方面对鱼类和无脊椎动物产生负面影响：它们的生存机会减少，新陈代谢加快，无脊椎动物的骨骼变弱。利用这种新方法，国际海洋研究小组发现，气候变化对鱼类和无脊椎动物的其他重要生物反应产生了负面影响：生理、繁殖、行为和身体发育。阿尔特"因为这可能会导致影响海洋生态系统结构的生态转变，我们的研究结果表明，气候变化的影响可能会比之前想象的更大"。几十年来，空气中二氧化碳含量的增加导致海水温度升高、酸性增强，预计未来这一趋势还将继续。然而，其速度和程度尚不可知。阿尔特和她的同事们计算了三种预计的二氧化碳增加情景的后果，因此也计算了海洋变暖和海洋酸化的后果：极端增加、以目前速度适度增加以及--由于可能采取的措施--减缓增加。阿尔特介绍说："我们的新方法表明，如果海洋变暖和酸化继续按照目前的轨迹发展，鱼类和无脊椎动物物种中高达100%的生物过程都将受到影响，而之前的研究方法分别只发现了所有过程中约20%和25%的变化。"此外，研究还表明，减缓大气中二氧化碳含量的措施将有助于减少生物过程的变化：在低二氧化碳情况下，无脊椎动物中50%的反应和鱼类中30%的反应将受到影响。阿尔特认为，新方法的最大好处是，人们可以更详细地了解气候变化对物种的影响。"新的计算方法权衡了与当前状态的显著偏差，无论其方向如何--是有利还是有害--都将其视为海水变暖和酸化的影响。有了我们的新方法，您就可以纳入最广泛的测量反应，并发现传统方法中被掩盖的影响。"编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427244.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427244.htm

地球上出现的“暖洞”是否预示着即将发生的气候变化灾难？

地球上出现的“暖洞”是否预示着即将发生的气候变化灾难？据科学家们说，将能量带到北大西洋的大西洋经向翻转环流（AMOC）一直被认为是这种冷却的原因。在过去的一个世纪里，全球地表温度一直在上升，只有北大西洋副极地的一大片区域在整体上冷却，被称为"暖洞"。资料来源：美国国家航空航天局"然而，我们的研究表明，上个世纪的暖洞不太可能是由于AMOC的放缓。相反，变暖洞实际上是人类驱动的大气变化的结果。"罗森斯蒂尔学院大气科学系的博士后研究员何成飞说。"我们的研究结果表明，这个暖洞不会像好莱坞电影中描述的那样导致对人类致命的突发性气候变化事件。"地质记录，如格陵兰岛的冰芯已经表明地球历史上大多数的气候突变是由AMOC的减缓引起的。"变暖的洞被认为是AMOC在今天的一个指纹。它的出现表明AMOC可能不稳定。我们的结果并不支持这一观点，"罗森斯蒂尔学院大气科学系的教授、该研究的共同作者AmyClement说。研究人员利用了一个气候模型，这是一个数字地球，可以重现以前的气候变化，并预测未来的气候变化。他和他的合作者在一个平静的海洋中运行该模型，以观察北大西洋的温度如何对温室气体和气溶胶排放造成的大气变化做出反应。由于这里的海洋没有环流，海洋表面温度的每一次变化都由上方的大气条件决定。在全球变暖的情况下，大气中的西风向北移动，增强了北大西洋副极地上空的局部风力，并导致了变暖的漏洞。作者说："这种冷却趋势部分地被温室气体的上升和海面温度的阻尼效应导致的变暖所补偿。这项研究推进了我们将海洋的变化模式归因于不同因素的能力，从而提高了我们预测海洋在未来将如何变化的能力。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333105.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333105.htm

研究：到下世纪全球逾四分三珊瑚或因气候变化患病

研究：到下世纪全球逾四分三珊瑚或因气候变化患病澳大利亚新南威尔士大学的一项研究认为，随着气候变化导致的海洋温度升高，到下个世纪全球超过四分之三的珊瑚或将患病，严重影响海洋生态系统。新华社报道，与白化不同，珊瑚病是由于珊瑚的免疫系统受到损害而产生，大多数患病珊瑚会死亡。随着珊瑚的死亡，整个珊瑚礁的生态系统都会受到影响。澳洲研究分析了全球关于珊瑚健康的108项研究，将珊瑚患病情况与同期海洋表面温度的变化数据相对比。研究人员发现，珊瑚的患病率随着海洋温度的升高而增加。在截至2018年的25年里，全球珊瑚患病率增加了两倍，达到9.92%。这一研究的模型预测，按照目前的升温趋势，在最糟糕的情况下，2100年全球珊瑚患病率将达到76.8%。研究人员说，珊瑚是一种敏感的生物，海水的温度、盐度和水质都会影响珊瑚的生存。海洋温度升高会使珊瑚“感到压力”，免疫系统受到影响，同时海洋温度升高也增强了真菌和细菌等病原体的繁殖能力，增加了珊瑚被感染的风险。领导这一研究的新南威尔士大学生物、地球和环境科学学院博士研究生伯克说，珊瑚礁在海洋生态系统中发挥重要作用，同渔业和旅游业的发展也息息相关。珊瑚病是全球珊瑚死亡和珊瑚礁退化的重要原因，这一研究的模型显示，即使海洋以更保守的速度升温，情况也会继续恶化。这也再次凸显了迅速采取行动减缓气候变暖的重要性。澳洲新南威尔士大学的研究已发表在《生态学通讯》月刊上。

新研究揭示让动物更易因气候变化灭绝的因素

新研究揭示让动物更易因气候变化灭绝的因素英国牛津大学一项新研究，通过研究化石记录揭示了让动物更易因气候变化灭绝的因素，有助确定当今哪些物种最易受人为因素导致的气候变化影响，为制定保护战略提供依据。新华社星期一（3月11日）报道，英国牛津大学近日发布公报说，在地球生命史上，过去的气候变化通常由火山活动导致的温室气体自然变化引起，曾是造成无数物种灭绝的“祸首”。但迄今人们并不清楚哪些因素可使物种对气候变化的适应力增强或减弱，也不清楚气候变化幅度如何影响物种灭绝风险。牛津大学、布里斯托尔大学的研究人员合作分析了众多海洋无脊椎古动物的化石记录，其中有的物种存活于距今约4.85亿年前，这些记录涵盖9200多个属。研究人员整理出可能影响物种复原力的关键特征的数据集，再将这些特征信息与气候模拟数据相结合建立新的模型，以了解在气候变化期间哪些因素对确定灭绝风险最为重要。研究发现，面临气候变化幅度相对更大的物种更有可能灭绝，尤其是在不同地质阶段经历过气温变化幅度达到或超过七摄氏度的物种；生活在极地地区等极端气候条件下的物种，以及只能适应小幅气温变化的物种，灭绝几率更高；物种生存的地理范围大小是预测灭绝风险的最有力因素，地理分布范围较大的物种，其灭绝的可能性要小得多；体型也很重要，体型较小的物种灭绝风险较高。所有上述特征对灭绝风险都有累积影响。例如，同时具有较小地理分布范围和较窄温度适应范围的物种，比只具备其中一项特征的物种更容易灭绝。研究人员认为，未来应探索气候变化如何与其他可能导致物种灭绝的因素相互作用，如海洋酸化、海水缺氧等。相关论文已发表在美国《科学》杂志上。2024年3月11日10:01PM

气候变化的生动展示：研究揭示海洋色调的惊人变化

气候变化的生动展示：研究揭示海洋色调的惊人变化来自麻省理工学院和英国国家海洋学中心的科学家们发现，在过去20年中，由于人类引起的气候变化，全球56%的海洋颜色发生了显著变化。这些颜色变化，尤其是赤道热带地区的颜色变化，表明海洋生态系统发生了变化。这项研究还表明，监测海洋颜色可以提供一种更准确的方法来检测这些变化。这些颜色变化虽然在肉眼看来很微妙，但却发生在全球56%的海洋上--其面积比地球陆地总面积还要大。研究人员特别发现，随着时间的推移，赤道附近的热带海洋区域变得越来越绿。海洋颜色的变化表明表层海洋的生态系统也在发生变化，因为海洋的颜色是海洋中生物和物质的真实反映。为了追踪海洋颜色的变化，科学家们分析了水卫星上的中分辨率成像分光仪（MODIS）对海洋颜色的测量结果。图片来源：NASA和JoshuaStevens，使用美国地质调查局的Landsat数据和LANCE/EOSDISRapidResponse的MODIS数据。目前，研究人员还不能准确地说出海洋生态系统是如何变化以反映颜色的变化的。但有一点他们非常肯定：人类引起的气候变化很可能是驱动因素。"这项研究的合著者、麻省理工学院地球、大气与行星科学系和全球变化科学中心的高级研究科学家StephanieDutkiewicz说："多年来，我一直在进行模拟，这些模拟告诉我，海洋颜色的这些变化将会发生。"研究报告的合著者、麻省理工学院地球、大气与行星科学系和全球变化科学中心的高级研究科学家StephanieDutkiewicz说："看到它真实地发生并不令人惊讶，但却令人恐惧。而且这些变化与人类引起的气候改变是一致的。这是人类影响生物圈的另一种方式"。该研究的共同作者还包括国家海洋学中心的StephanieHenson、俄勒冈州立大学的KelseyBisson和缅因大学的EmmanuelBoss。噪音之上海洋的颜色是海洋上层的视觉产物。一般来说，深蓝色的水域几乎没有生命，而绿色的水域则表明生态系统的存在，主要是浮游植物--海洋上层大量存在的植物状微生物，它们含有绿色色素叶绿素。叶绿素帮助浮游生物捕捉阳光，利用阳光捕捉大气中的二氧化碳并将其转化为糖分。浮游植物是海洋食物网的基础，该食物网维持着从磷虾、鱼类到海鸟和海洋哺乳动物等逐渐复杂的生物。浮游植物也是海洋捕获和储存二氧化碳能力的强大动力。因此，科学家们热衷于监测整个海洋表层的浮游植物，并研究这些重要的群落如何应对气候变化。为此，科学家们根据从海洋表面反射的蓝光和绿光的比例来跟踪叶绿素的变化。但大约十年前，本研究报告的共同作者之一亨森与其他人共同发表了一篇论文，其中指出，如果科学家仅追踪叶绿素，则至少需要30年的持续监测才能发现任何特别由气候变化驱动的趋势。该研究小组认为，原因在于叶绿素每年之间巨大的自然变化将压倒人为因素对叶绿素浓度的影响。因此，需要几十年的时间才能在正常的噪声中找出一个有意义的、由气候变化驱动的信号。2019年，Dutkiewicz和她的同事发表了另一篇论文，通过一个新模型表明，与叶绿素相比，其他海洋颜色的自然变化要小得多。因此，气候变化驱动的任何变化信号应该比其他海洋颜色的较小正常变化更容易被发现。他们预测，这种变化应在20年而不是30年的监测期内显现出来。"所以我想，在所有这些其他颜色中寻找趋势，而不是仅仅在叶绿素中寻找趋势，不是很有意义吗？Cael说。"值得关注的是整个光谱，而不是仅仅试图从光谱中的一点来估算一个数字。"七种颜色的力量在目前的研究中，Cael和他的团队分析了Aqua卫星上的中分辨率成像分光仪（MODIS）对海洋颜色的测量结果。MODIS测量7种可见光波长，包括研究人员传统上用来估算叶绿素的两种颜色。卫星捕捉到的颜色差异非常细微，人眼无法分辨。在我们眼中，大部分海洋呈现蓝色，而真正的颜色可能包含从蓝色到绿色，甚至红色等更细微波长的混合。Cael利用卫星从2002年到2022年测量到的所有七种海洋颜色进行了统计分析。他首先查看了这七种颜色在特定年份中在不同区域的变化程度，从而了解了它们的自然变化。然后，他将视角放大，查看这些海洋颜色的年度变化在20年的较长时间内是如何变化的。这一分析发现了一个明显的趋势，高于正常的年际变化。为了弄清这一趋势是否与气候变化有关，他随后研究了Dutkiewicz在2019年建立的模型。该模型模拟了两种情况下的地球海洋：一种是增加温室气体，另一种是不增加温室气体。温室气体模型预测，20年内应该会出现一个明显的趋势，而且这一趋势可能会导致世界上大约50%的表层海洋的海洋颜色发生变化，这几乎与Cael在分析真实世界的卫星数据时发现的结果完全一致。"这表明我们观察到的趋势并非地球系统的随机变化，"Cael说。"这与人为气候变化是一致的。"该团队的研究结果表明，监测叶绿素以外的海洋颜色可以为科学家提供一种更清晰、更快速的方法来检测气候变化驱动的海洋生态系统变化。"海洋的颜色已经发生了变化，"Dutkiewicz说。"但我们可以说，颜色的变化反映了浮游生物群落的变化，这将影响所有以浮游生物为食的生物。这也将改变海洋吸收碳的程度，因为不同类型的浮游生物吸收碳的能力不同。因此，我们希望人们认真对待这个问题。不仅仅是模型预测这些变化将会发生，我们现在可以看到它正在发生。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1371247.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1371247.htm