海洋是地球气候变化的缓冲器。过去几十年，温室气体导致地球气候系统热量增加，其中超过九成被海洋吸收。如今，它也开始承受不住。最新观测结果表明，海洋的吸热承载力正逼近极限。
极端高温对全球水体造成严重破坏，由此引发的一系列后果将给人类带来极大影响。如果气温居高不下，很可能预示着全球变暖已进入一个新的加速期。专家指出，这可能是人类面临的最大危机。
——编者
去年夏天，美国佛罗里达州立大学海洋生态学家迪恩·格拉布斯和他的团队正在为一个成功的生物保护案例而欢庆。他们保护的生物是一种大型鳐鱼——栉齿锯鳐，其吻部像锯子一样长着细小的牙齿。
受沿海地区开发及渔民误捕的影响，栉齿锯鳐于2003年成为首个根据《濒危物种法》规定而获得美国联邦政府保护的海鱼物种。2023年，佛罗里达州的锯鳐数量触底反弹，这让格拉布斯和他的团队感到十分激动。
可在此后不久，一场灾难不期而至。今年1月，人们发现锯鳐在浅滩上剧烈扑腾、疯狂转圈，然后纷纷死亡。此前的几个月里，体型相对较小的鱼类也出现过类似行为。
为此，格拉布斯团队用了不少时日从水里捞出死亡的锯鳐。经过几个月的调查和试验，罪魁祸首终于浮出水面：海洋热。2023年，一场破纪录的热浪让佛罗里达海岸的海表水温达到了可以洗热水澡的程度，而锯鳐的大量死亡，似乎就是热浪引发的连锁反应之一。
锯鳐在水中游弋
事实上，全球各大洋近年来都有些不太对劲。从北大西洋北海橙色藻类大量繁殖到南极"底层水"逐渐消失，越来越多的证据表明，极端高温正在对全球水体造成严重破坏。
海洋是地球气候变暖的缓冲器。自工业革命以来，温室气体造成地球气候系统热量增加，其中有93%进入了海洋。如今它也开始逐渐承受不住，人类终于意识到危机的来临。
大洋急剧升温
冰盖融化，洋流减缓
多年来，海洋一直默默吸收着人类产生的过多热量，这帮了我们一个大忙——使陆地上的生物免受这些热量的影响。英国气象局的蒂尔·库尔布罗特表示，这意味着热量不在大气层中，所以没有融化冰盖，也没有使土壤变暖。
不过，海洋储热是有代价的。几十年来，海水温度一直在稳步上升。美国国家海洋和大气管理局的格雷戈里·约翰逊指出，1993年到2022年，全球平均海面温度每十年上升约0.42℃。但从2023年3月起，海洋温度开始急剧上升——全球海面温度在短短5个月内上升了约0.28℃。
气候变化是造成这种现象的主要原因，但气候变率使问题更加复杂。2023年，厄尔尼诺现象的发生使太平洋部分热带海域的海面温度升高。此前，地球已经出现了异常的"三连阴"拉尼娜现象，即太平洋海域连续三年温度较低。这三年间，热量会持续向海洋深处传递并积聚。约翰逊说，在连续三年的拉尼娜现象之后，紧接着出现了厄尔尼诺现象，海温就会继续升高，"这也是此次温度升幅高于正常情况的原因"。
海水温度升高，最直观的影响就是海冰面积减少。美国科罗拉多大学博尔德分校的泰德·斯坎波斯表示，过去两年，南极就像坐上了过山车——2015年之前，海上浮冰的面积每年冬天都在增加，但2016年开始急剧下降，2022年左右这一趋势才基本稳定下来；但2023年的海冰覆盖面积又一次骤降，甚至降到了1696万平方千米的历史最低点。英国气象局的最新数据显示，南极海冰面积将于2024年再度接近历史最低点。
斯坎波斯表示，去年夏季和冬季，海冰面积都"异乎寻常地低"。有迹象表明，其原因在于南极洲周围水域的变暖，最上层海水储存的热量似乎比以前更多了。因此，当海冰开始向北延伸时，就会碰上仍有余热的海水。这引起了人们对南极正在经历"稳态转换"的担忧，它意味着海冰可能永远无法恢复到从前的水平。
南极的海冰在消失，南极海洋的"底层水"也在消失。底层水寒冷、密度大且富含氧气，从南极大陆架倾泻而下，沉入深海，推动全球洋流网络将氧气输送到印度洋、太平洋和大西洋深处。然而，融水的增加和海冰的减少意味着南极海水的含盐量降低，下沉难度增大。
大西洋最南端的威德尔海，底层水在过去30年间缩减了超过20%。去年发表的一份研究报告显示，这造了南极洋流流速减缓——自1992年以来已减速近三分之一。该报告的作者之一、澳大利亚新南威尔士大学的马修·英格兰表示，这对海洋环流来说是一个巨大的变化。
海洋生态受损
藻华频现，鱼类中毒
海洋升温对生态环境造成了严重影响。2023年1月到2024年5月，全世界至少有62个国家和地区证实发生了大规模珊瑚礁白化现象。这种白化现象是海水变暖的直接结果。目前已知的是，如果海水温度比历年夏季最高温的平均值高出1℃或更多，那么珊瑚就会面临白化风险。
其他变化同样令人担忧，却并不容易预测。在佛罗里达州，研究人员花了几个月的时间试图了解锯鳐死亡背后的神秘原因。他们最终发现，答案就在海底的淤泥中。
美国南阿拉巴马大学的艾莉森·罗伯逊表示，淤泥层中生长着底栖藻类，其中一些会产生毒素，从而影响其他海洋生物。它们一般"与世无争"，而且其数量通常受限于共同生存于此的其他藻类。
然而，当罗伯逊应邀前往佛罗里达州调查锯鳐死亡事件时，她发现这些微藻的含量升高了，"不仅在海底，水体中也是如此。"他们还从采集的样本中发现了多种不同的产毒藻类。"它们产生了许多不同的毒素，鱼类接触了所有这些东西，才产生了我们看到的行为。"她说。
罗伯逊和她的同事们认为，2023年佛罗里达州的海洋热浪是一个触发事件，它扰乱了生态系统，使产生毒素的藻类有机会占据主导地位。这就解释了为什么50多种鱼都出现了神经毒素中毒的症状。在大型海洋生物中，锯鳐可能是受影响最严重的。它们以埋在海底的生物为食，用吻部搅动猎物，接触到的毒素浓度极高。
虽然锯鳐集体死亡现象已止住，但格拉布斯至少还需要一年才能知道这次事件的破坏性有多大。由于灾难发生前成年锯鳐的数量可能本就不足1000条，他担心这次事件会对该物种造成重大打击。
藻类的过量增长，被称为"藻华现象"，这种现象在世界各地越来越常见。一项研究显示，2003年至2020年，藻华的覆盖率上升了13.2%，发生频率上升了近60%。并非所有藻华现象都产生毒素，但它们仍可能是生态系统承压的警示信号。英国环境、渔业和水产养殖科学中心的安德鲁·特纳表示，他们看到某些地区出现了以前从未见过的有害藻类。
丝状藻类的菌体在水下形成的海洋藻华
2023年6月，北大西洋北海的良性浮游植物"夜光藻"大量繁殖，将海水"染"成橙色，并且气味难闻。由于漂浮物过大，从太空俯瞰地球都能看到这一片橙色。过去18个月里，北大西洋的这片海域遭遇了历史性的极端高温，今年6月的温度比正常温度高出5℃。美国国家海洋和大气管理局的科学家们将此形容为"大西洋在发烧"。
海水分层加剧
碳泵破坏，含氧减少
五颜六色的藻华现象并不是这场"高烧"的唯一症状。
海水有着自然分层，表层附近的水比较温暖、新鲜，且富含氧气，而深处的水温度较低，含盐量较高，且营养物质较多。随着海洋温度升高，水层之间的混合减少，导致营养物质无法流向表层，氧气无法沉入深海。这不仅为藻类大量繁殖创造了条件，也给浮游植物带来了麻烦。
浮游植物是类似植物的微小生物，能将阳光和二氧化碳转化为糖分和氧气。英国普利茅斯海洋实验室的安格斯·阿特金森认为，分层的加剧阻止了营养物质来到表层，而表层的浮游植物需要这些营养。他指出，正因为此，过去35年里，北半球夏季英吉利海峡的浮游植物数量减少了一半。
2023年的海洋极端高温加剧了这一问题。今年的一篇预印本论文指出，2023年4月，全球海面温度创下历史新高，而全球范围内浮游植物、藻类和细菌的产生率下降了22%。这一降幅在北大西洋尤为明显——浮游植物不仅数量减少，而且体积也变小了。
"如果你是食草动物，那么麻烦就大了，因为这些玩意太小了，就连传统的甲壳类浮游动物也吃不了。"阿特金森说，对于鲭鱼、鳕鱼、鲱鱼等以甲壳类浮游动物为食、且在商业上非常重要的鱼类而言，这种现象又产生了进一步的连锁反应。
英国东安格利亚大学的科琳娜·勒·奎雷表示，海洋水层混合的减少，也会对生物碳泵造成破坏。浮游植物从大气中清除二氧化碳，并最终将其以生物质的形式从表层水转移到深海。勒·奎雷说，"这个过程的碳通量与当今人类活动排放的二氧化碳量相当。"研究人员担心，如果生物质颗粒不能像以前那样沉入海洋深处，它们所含的碳就不能被长久锁埋。勒·奎雷表示，营养物质混合过程的变化，将对海洋生态系统产生直接影响，并对全球变暖产生长期影响，从而给人类带来极为严重的后果。
此外，海水升温导致洋流流速减缓，这也意味着进入深海的氧气更少，对海洋生态系统产生了全球性影响。2021年夏季也是一个破纪录的高温季节，从美国加利福尼亚北部到加拿大边境的沿岸深海中，有一半水域的深海含氧量非常低，对海洋生物产生了有害影响。模型显示，即使从今天开始停止排放二氧化碳，那么海洋的含氧量仍将比工业化前减少10%以上，而在维系生命的深海环境中，含氧量将至少减少25%。
极端天气增加
洪水泛滥，飓风频仍
海水变暖也会给陆地造成危害。首先，更热的海水会占据更多空间，导致海平面上升。2023年，全球平均海平面达到1993年有卫星记录以来的最高点。按照目前的趋势，到2050年，海平面可能会再上升20厘米。
随着海洋温度升高，发生更强风暴的风险也随之增加。库尔布罗特表示，大气温度每升高1℃，空气中的水蒸气含量就会增加7%。这意味着发生极端降水事件和超强风暴的可能性更高。
今年6月底侵袭加勒比海、墨西哥湾和美国的飓风"贝丽尔"，是有史以来一年中形成时间最早的五级飓风，而且形成速度极快，不到一天就从热带风暴级增强到飓风级。它之所以威力强大，一个关键因素就是海面温度高到异常。这也解释了为什么风暴会这么早形成。通常情况下，更强大的风暴会在夏季大西洋温度逐渐升高之后才出现。
2024年的五级飓风"贝丽尔"3D渲染云图
我们应该对海洋出现的这些混乱情况抱有几分担忧？约翰逊认为，应该是"满级十分"。勒·奎雷也有类似的感受，"这可能是人类面临的最大危机"。她警告称，人类已将海洋生态系统推向崩溃边缘。大多数海洋学家也担心，我们容易忽略人类对海洋的依赖程度。
好在我们仍然可以采取一些措施来减轻海洋的压力，例如限制捕鱼、化学污染和其他有害的人类活动；加大保护力度将有利于呵护脆弱的海洋种群等。
近期，英国普利茅斯海洋实验室的研究人员部署了一套新系统，用于每小时监测浮游生物，相关数据有助于我们更深入地了解浮游生物比例是如何随着全球变暖而发生变化的。而在人工智能的支持下，监测系统有望对从藻华到飓风等各种情况实现更精确的预测，也会孕育出更复杂的气候模型。不过，海洋学家们一致认为，尽早、尽快减少温室气体排放，才是避免长期灾难的唯一真正途径。
"厄尔尼诺"已于今年6月正式结束，世界气象组织9月宣布"拉尼娜"已蓄势待发，准备秋季"返场"，这或许会给全球海洋带来些许凉意。不过，全球海面温度仍远高于长期平均值。对此，科学家们正在密切关注。如果这一温度居高不下，可能预示着全球变暖已经进入一个新的加速阶段。
作者：孙欣琪/编译
文：本报记者 孙欣琪/编译 图：视觉中国 编辑：刘琦 责任编辑：许琦敏
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