Oceany na Ziemi zaczęły nagrzewać się od końca lat 60-tych. Początkowo nie było to zauważalne. Badania w ciągu ostatnich dwóch dekad XXI w. wyraźnie pokazały, że w systemie klimatycznym planety do końca drugiej dekady oceany do teraz zawierają 89 proc. energii cieplnej.
Wiele badań przeprowadzanych od lat 90 bardzo wyraźnie wskazuje, ze duże ilości ciepła pochłaniają oceany. Gdyby nie one, to atmosfera bylaby tak gorąca, że najprawdopodobniej obecna biosfera nie mogłaby się utrzymać łącznie z ludźmi.
–
Ocieplenie oceanów od lat 60-tych
Od lat 60 XX wieku przybywa coraz więcej energii cieplnej w oceanach, które od tamtej pory zaczęły się dość szybko i gwałtownie nagrzewać, pomimo, że te największe zbiorniki wodne na Ziemi i tak znacznie wolniej nagrzewają się niż atmosfera naszej planety. System klimatyczny Ziemi jest jednak bezwładny i nawet gdy zatrzymają się emisji gazów cieplarnianych do atmosfery, po ustabilizowaniu temperatury globalnej w atmosferze co najmniej do końca wieku, to i tak nie pomoże już to ustabilizować w tym samym czasie ocieplania się oceanów. Główną przyczyną jest ogromna pojemność cieplna i wspomniana bezwładność cieplna.
–
Światowa Baza Danych: batytermografy i Argo: Pomiar energii cieplnej do głębokości 2000 metrów
W swojej naukowej pracy Sydney Levitus i jego zespół naukowy zaobserwowali, że w badanym okresie 1955-2010 oceany ociepliły się aż o 93 proc. 1.
Autorzy na wstępie swojej pracy napisali:
Warstwa oceaniczna o głebokości 700-2000 m odpowiada za około jedną trzecią ocieplenia warstwy 0-2000 m Oceanu Światowego. Komponent termosteryczny trendu poziomu morza wynosi 0,54 ± 0,05 mm rok -1 dla warstwy 0–2000 m oraz 0,41 ± 0,04 mm rok -1 dla warstwy 0–700 m Oceanu Światowego w latach 1955–2010.
Korzystając ze Światowej Bazy Danych Oceanu (WOD – World Ocean Datebase), naukowcy za pomocą batytermografów oraz wyprofilowanych pływaków w sieci Argo, maksymalnie do głębokości 1750 metrów, dokonali pomiarów zawartości cieplnej w oceanach.
W badanym okresie 1955-2006, naukowcy obliczyli w każdym punkcie siatki, zarówno zawartość ciepła oceanu (OHC – Ocean Heat Content), jak i ciepło właściwe wody, jej gęstość, za pomocą średnich rocznych wartości klimatycznych temperatury i zasolenia (Locarnini i inni, 2010) (Antonov i inni, 2010). Następnie wykonali dokładne obliczenia średnich miesięcznych klimatycznych w każdym punkcie siatki.
W badaniach wcześniejszych wykorzystano zbiorcze średnie wyniki z siedemnastu klasycznych atmosferyczno-oceanicznych modeli ogólnej cyrkulacji (AOGCM – Atmosphere-Ocean General Circulation Model), które zostały wymuszone wzrostem emisji gazów cieplarnianych w atmosferze z projektu porównywania sprzężonych modeli w fazie 3 (CMIP3 – Third Coupled Model Intercomparison Project Phase 3) w celu wsparcia IV Raportu Oceny IPCC z 2007 r.
Warstwa 700–2000 m odpowiada za około 1/3 całkowitego ocieplenia warstwy 0–2000 m.
—
Rys.1. Szeregi czasowe dla zawartości ciepła Oceanu Światowego w dżulach (10 22 J) dla warstw 0–2000 m (czerwona linia) i 700–2000 m (czarna linia) na podstawie bieżących analiz pięcioletnich. Okres odniesienia to lata 1955-2006. Źródło: Levitus S., 2012
–
Niebieski wykres słupkowy na dole przedstawia, od co najmniej 1957 roku, procentowe pokrycie zawartości ciepła oceanu dla głębokości 700 m w badanym okresie czasu w skali globalnej. Linia niebieska zamieszczona na wykresie słupkowym pokazuje to samo dla głębokości 2000 m.
–
Już w latach 10-tych w oceanach ocieplił się prawie każdy basen
Naukowcy ogólnie oszacowali, że w badanym okresie czasu ocieplił się prawie każdy basen oceaniczny. Ocieplenie to postępowało pomimo występowania zmiennych klimatycznych, ochładzających fluktuacyjnie światowy ocean w ciągu lat lub dekad, jak oscylacja południowopacyficzna El Niño (La Niña) (ENSO – El Niño (La Niña) Southern Oscillation), dekadowa oscylacja pacyficzna (PDO – Pacific Decadal Oscillation), oscylacja północnoatlantycka (NAO – Northern Atlantic Oscillation).
Naukowcy generalnie stwierdzili, że w badanym okresie czasu 1955-2010 w Oceanie Światowym przy średnim objętościowym ociepleniu wynoszącym 0,09°C na głębokości 0–2000 m, OHC, czyli zawartość ciepła oceanu wyniosła 24 × 1022 J.
Na koniec, naukowcy stwierdzili kontrowersyjnie:
Gdyby to ciepło zostało natychmiast przeniesione do niższej warstwy globalnej atmosfery na wysokość 10 km, to spowodowałoby to średnie ocieplenie tej warstwy atmosferycznej o około 36°C (65°F).
To przeniesienie oczywiście nie nastąpi; ziemski system klimatyczny po prostu nie działa w ten sposób. Ale to obliczenie daje perspektywę na ilość ogrzewania, jakie przeszedł system ziemski od 1955 roku.
–
Pomiar zawartości ciepła oceanu jest skuteczniejszy od pomiaru jego średniej globalnej temperatury powierzchni
Praca zespołowa, Lijinga Chenga z Międzynarodowego Centrum Nauk o Klimatu i Środowisku oraz Instytutu Fizyki Atmosfery w Chińskiej Akademii Nauk w Pekinie, pokazuje wyraźnie, że pomiary zawartości ciepła w oceanie (OHC – Ocean Heat Content) i wzrostu poziomu morza (SLR – Sea Level Rise) są skuteczniejsze niż pomiar średniej globalnej temperatury powierzchni (GMST – Global Mean Surface Temperature) 2.
Podczas pomiarów sygnał trendu ocieplenia z szumu zaburzających go zmienności klimatycznych, np. oscylacji południowopacyficznej El Niño (ENSO – El Niño-Southern Oscillation), można wykryć szybko. OHC w ciągu 3,9 lat, a SLR w ciągu 4,6 lat. Natomiast dla GMST potrzeba aż 27 lat.
W każdym razie nie jest dobrze. Oceany nagrzewają się i podnosi się ich poziom coraz szybciej, choć mimo wszystko znacznie wolniej niż atmosfera, ale tylko dlatego, że mają ogromną bezwładność i pojemność cieplną.
Autorzy piszą w pracy:
Na podstawie zrekonstruowanych pól temperatury i związanych z nimi słupków błędu, miesięczne zmiany OHC w zakresie od 0 do 700 i od 700 do 2000 m wykazują znaczne ocieplenie w ciągu ostatnich 56 lat. Silniejsza tendencja do ocieplania się oceanów istnieje od późnych lat 80 na głębokości od 0 do 700 i od 700 do 2000 m, w porównaniu z latami 60 i 80 XX wieku.
–
Strumień energii cieplnej rośnie coraz głębiej
Naukowcy analizując zawartość cieplną oceanów (OHC) w badanym okresie 1960-2015 osiągnęli następujące wyniki obliczając energię cieplną w dżulach (Joule – J) i strumień promieniowania podczerwonego w watach na metr kwadratowy (W/m2):
Liniowy trend OHC na głębokości od 0 do 700 m wynosił:
a) 0,15 ± 0,08 × 1022 J/rok (strumień energii: 0,09 ± 0,05 W/m2) w latach 1960–1991
b) 0,61 ± 0,04 × 1022 J/rok (strumień energii: 0,38 ± 0,03 W/m2) w latach 1992–2015.
Można wyciągnąć z tego wniosek, że trend ocieplenia oceanów na głębokości od powierzchni do 700 m, z lat 1992-2015 był czterokrotnie silniejszy niż w latach 1960–1991.
Liniowy trend OHC na głębokości od 700 do 2000 m wynosił:
a) 0,04 ± 0,08 × 1022 J/rok (strumień energii: 0,02 ± 0,05 W/m2) w latach 1960–1991
b) 0,37 ± 0,02 × 1022 J/rok (strumień energii: 0,23 ± 0,02 W/m2) w latach 1992–2015.
A tutaj z kolei na głębokości od 700 do 2000 m jest zaznaczony jeszcze większy wzrost, bo aż dziewięciokrotnie silniejszy w latach 1992-2015 niż w latach 1960–1991.
—
Rys.2. Globalne szeregi czasowe zmian OHC. Źrodło: Cheng L. et al. 2017
–
Na panelu (A) wzrost zawartości ciepła (OHC) od 1955 do 2015 występuje na głębokości od 0 do 700 m (niebieski kolor), od 700 do 2000 m (czerwony kolor) i od 0 do 2000 m (ciemnoszary kolor). Przedział w standardowym odchyleniu ± 2σ ukazany jest w zacienieniu. Wszystkie szeregi czasowe nowej analizy są wygładzane przez 12-miesięczny filtr średniej kroczącej w stosunku do okresu bazowego 1997–2005.
Z kolei na panelu (B) nowe oszacowanie porównuje się z niezależnymi szacunkami NCEI z jego błędem standardowym (SE – Standard Error) jako linie przerywane. Zarówno OHC od 0 do 700 m, jak i OHC od 700 do 2000 m są pokazane od 1957 do 2014 r. Linia bazowa szeregów czasowych z NCEI jest dostosowywana do wartości bieżącej analizy w latach 2005–2014.
–
Przyspieszenie ocieplenia związane jest ze wzrostem nierównowagi energetycznej Ziemi
Jak widać, obserwujemy przyspieszone wprowadzanie ciepła do obu warstw oceanów, zarówno od 0 do 700 m, jak i od 700 do 2000 m. Przyspieszenie jest najprawdopodobniej związane z rosnącą nierównowagą energetyczną Ziemi (EEI – Earth’s Energy imbalance) w czasie.
Na prawym wykresie rysunku 59 pokazane jest porównanie badań zespołu Chenga z pomiarami Narodowego Centrum Informacji o Środowisku, czyli NCEI (National Centre Environment information) instytucji rządowej NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration), w którym analiza oszacowania wzrostu zawartości cieplnej oceanów (OHC), dla głębokości w oceanach od 0 do 700 m i od 700 do 2000 m, ukazała wyraźniejszy trend długoterminowych zmian w latach 2005-2010.
–
W drugiej połowie drugiej dekady przyspieszenie zaznaczone zostało głównie w oceanach na półkuli południowej
Autorzy zauważyli też, że przyspieszone ocieplenie nastąpiło przede wszystkim w oceanach na półkuli południowej, w tym w Oceanie Południowym, zaobserwowane dzięki globalnym pomiarom temperatury przez pływaki autonomiczne w projekcie Argo od 2004 roku oraz dzięki satelitarnym pomiarom wzrostu poziomu morza od 1993 roku. Ogólnie, aktualne szacunki OHC wskazują, że trend ocieplania oceanów przyspieszył od 1960 roku.
–
Dane pomiarowe
Badania zespołu Chenga polegały na zapisie danych o temperaturze in situ ze Światowej Bazy Danych o Oceanie (WOD – World Ocean Database) dostępnego w Narodowym Centrum Informacji Środowiskowej (NCEP – National Centers for Environmantal Information), zastosowaniu metody mapowania, czyli optymalnej metody interpolacji zespołowej z zespołem dynamicznym (EnOI-DE) zapewnianym przez symulacje historyczne CMIP5, zastosowaniu metod podpróbkowych mających na celu uśrednienie anomalii temperatury w siatce 1° na 1° w okresie pracy podwodnych wyprofilowanych pływaków w sieci Argo, dla każdego wybranego miesiąca (styczeń i sierpień od 2007 do 2014 roku) oraz obliczenia statystyczne czasowej zmienności oceanu.
–
Od lat 80-tych XX wieku ciepło w oceanach sięga coraz głębiej
W sumie badania zespołu Chenga i NCEI wcześniej pokazały, że do lat 80 XX w. mniej więcej ocieplenie oceanów zatrzymywało się na głębokości około 700 m. Od tamtego czasu zaczęło przenikać głębiej. Dziś, jak już wiadomo, sięga do głębokości 2000 m. W każdym razie w trakcie globalnego zapylenia atmosfery (1950-1980) sygnał ocieplenia oceanów był nieznaczny. Teraz jest wyraźniejszy.
Energii cieplnej w oceanach już rekordowo przybywa
W 2019 roku ukazała się ważna praca naukowa o pomiarach wzrostu zawartości ciepła oceanicznego (OHC – ocean heat content), której głównym autorem był Lijing Cheng, a współautorami byli między innymi: Kevin Trenberth z Narodowego Centrum Badań Atmosferycznych w Boulder, w Kolorado, oraz Michael Mann z Wydziału Meteorologii i Nauk o Atmosferze na Uniwersytecie Stanowym Pensylwanii 1.
W swoim artykule naukowcy przedstawili wykres, na którym wzrost zawartości ciepła w oceanach został zarejestrowany na głębokościach poniżej 2000 m – nawet do dna. I ten przyrost jest dosyć duży. W poprzednich publikacjach, tuż przed i po wydaniu V Raportu IPCC, był nie tylko mniejszy przyrost roczny w zetadżulach (wcześniej opisywany w dżulach x 10 22), ale i też na większej głębokości jeszcze nie był zaznaczony przyrost poniżej dwóch kilometrów. Oceany bardzo szybko ocieplają się na co szczególną uwagę zwracają autorzy pracy. A piszą tak:
Ewolucja OHC pokazuje, że, według Instytutu Fizyki Atmosfery z Chińskiej Akademii Nauk (IAP – Institute of Atmospheric Physics), górne 2000 m OHC w 2019 r. wynosiło 228 ± 9 ZJ (2,28 x 10 22 ± 9 x 10 21 J) powyżej średniej z lat 1981–2010, czyli o 25 ZJ (2,5 x 10 22 J) więcej niż w 2018 r. Natomiast, rekordowe ciepło oceanu znajduje się również w pomiarach Narodowej Administracji Oceaniczno-Atmosferycznej / Narodowego Centrum dla Środowiskowej Informacji (NOAA / NCEI – National Oceanic and Atmospheric Administration / National Center for Environmental Information), pokazujące 217 ± 4 ZJ (2,17 x 10 22 J), także w 2019 r. powyżej średniej z lat 1981-2010, czyli o 21 ZJ (2,1 x 10 22 J) więcej niż w 2018 r. (patrz: tabela)
| Ranga | Rok | IAP | NOAA/NCEI |
| 1 | 2019 | 228 | 217 |
| 2 | 2018 | 203 | 196 |
| 3 | 2017 | 193 | 189 |
| 4 | 2015 | 185 | 180 |
| 5 | 2016 | 180 | 164 |
Tab. Wartości zawartości cieplnej oceanów (OHC) to anomalie (jednostki: ZJ) w stosunku do średniej z lat 1981–2010.
—
Rys.1. Wykres zmian globalnej zawartości ciepła w oceanach w górnych 2000 metrów oceanu, przedstawiający średnią miesięczną w ujęciu rocznym w porównaniu ze średnią roczną w latach 1955–2019. (NOAA/NCEI i IAP).
—
Naturalne zmienności klimatyczne mogą zakłócać właściwy pomiar ciepła w oceanach. Mogą też być blędy w obliczeniach
Należy też być ostrożnym w pomiarach OHC, gdyż w postaci szumu często występują naturalne zmienności klimatyczne, takie jak np.: oscylacje oceaniczne ENSO (chłodna La Niña vs ciepłe El Niño), które zakłócają sygnał oznaczający antropogeniczny wzrost ocieplenia oceanów. Mogą też pojawić się błędy w pomiarach instrumentalnych, dlatego też ważną kwestią w poprawnych obliczeniach jest dłuższy przedział czasowy, czyli długotrwały trend ocieplania się oceanów. Metodą mniejszych kwadratów obliczono dwa trendy czasowe:
a) okres czasowy 1955-1986
b) okres czasowy 1987-2019
–
Po raz pierwszy budżet cieplny poniżej 2000 metrów aż do dna oceanicznego
Po raz pierwszy budżet cieplny został przedstawiony poniżej głębokości 2000 m aż do dna. Na poniższym wykresie widać podział zawartości ciepła na czterech poziomach głębokości:
a) od powierzchni do 300 m
b) od 300 do 700 m
c) od 700 do 2000 m
d) od 2000 m do dna oceanów
—
Rys.2. Budżet ciepła oceanu, od 1960 do 2019, zrealizowany na podstawie danych z analizy IAP od 0 do 2000 m (Purkey i Johnson, 2010), dla zmian głębin oceanicznych poniżej 2000 m (jednostki: ZJ). Jest to zaktualizowany rysunek ze starszego artykułu (Cheng i inni, 2017). Szare przerywane linie to 95% przedział ufności całkowitego budżetu ciepła oceanu (Lijing Cheng i inni, 2020).
—
Ocieplenie poszczególnych warstw na różnych głębokościach
Naukowcy dokładnie przeanalizowali zawartość cieplną oceanów (OHC). Po dokładnym oszacowaniu stwierdzili (tak jak widać to na wykresie):
Nowe wyniki wskazują na całkowite głębinowe ocieplenie oceanów o 370 ± 81 ZJ (równe ogrzewaniu netto 0,38 ± 0,08 W m –2 na powierzchni globu) w latach 1960-2019, przy udziale 41,0 proc., 21,5 proc., 28,6 proc. i 8,9 proc. odpowiednio dla warstw 0–300 m, 300–700 m, 700–2000 m i poniżej 2000 m.
–
Ocean Południowy i Atlantyk ocieplają się najszybciej na Ziemi
Metody badawcze były identyczne jak w poprzedniej omawianej pracy Chenga i jego zespołu.
Jeszcze warte odnotowania jest to, że Cheng i jego współpracownicy zauważyli, że Atlantyk i Ocean Południowy, zwłaszcza wokół Antarktycznego Prądu Okołobiegunowego na południowej szerokości geograficznej 40–60 ° S , ocieplają się najszybciej na Ziemi. W szczególności Ocean Południowy w obszarze polarnym na południe od 30 ° S , w latach 1970-2017, przyczynił się do wzrostu globalnego OHC aż o 35–43 proc. na głębokości 0-2000 metrów.
Tak stwierdził Michael Meredith z Brytyjskich Badań Antarktyki (BAS – British Antarctic Survey), jeden z czołowych autorów IPCC, który wziął udział w przygotowaniu Specjalnego raportu na temat oceanu i kriosfery w zmieniającym się klimacie (Special Report on The Ocean and Cryosphere in a Changing Climate) we wrześniu 2019 r 2.
–
Coraz lepsza technika badania ocieplenia oceanów
Dzięki systematycznemu badaniu energii cieplnej z automatycznych pływaków, między innymi w systemie Argo oraz z wcześniej używanych batytermografów, naukowcom w XXI wieku udało się coraz lepiej oszacować ocieplenie oceanów.
W ostatnich czasach systemy obserwacji oceanów zostały mocno ulepszone. Dowodzi tego zespołowa praca fizyka z Uniwersytetu w Tuluzie, Benoita Meyssignaca 3.
Kluczowe techniki pomiarowe to:
a) bezpośrednie obserwacje temperatury in situ
b) satelitarne pomiary strumieni ciepła netto na powierzchni oceanu
c) satelitarne oszacowania rozszerzalności cieplnej oceanu
d) ponowne analizy oceanów, które uwzględniają obserwacje z instrumentów satelitarnych i in situ
Autorzy pracy napisali:
Precyzyjne monitorowanie nierównowagi energetycznej Ziemi (EEI – Earth’s Energy Imbalance) ma kluczowe znaczenie dla oceny obecnego stanu zmian klimatu i przyszłej ewolucji klimatu. Jednak monitorowanie EEI jest trudne, ponieważ jest ono o dwa rzędy wielkości mniejsze niż strumieni promieniowania przychodzącego do systemu Ziemi i wychodzącego z niego. Ponad 93% nadwyżki energii pozyskiwanej przez Ziemię w odpowiedzi na dodatnią EEI gromadzi się w oceanie w postaci ciepła. Ta akumulacja ciepła może być śledzona za pomocą systemu obserwacji oceanów, tak że obecnie monitorowanie zawartości ciepła oceanu (OHC) i jego długoterminowej zmiany zapewnia najbardziej efektywne podejście do szacowania wskaźnika EEI.
—
Rys.3. Schematyczne przedstawienie ewolucji systemów obserwacyjnych in situ i teledetekcyjnych do oceny globalnej zawartości ciepła w oceanach. Zacieniony obszar wskazuje tak zwany „złoty okres” pomiarów systemu Ziemi w celu oszacowania globalnej zawartości ciepła w oceanach, który rozpoczyna się około 2005 roku i charakteryzuje się początkowo rzadkim, ale stale poprawiającym się globalnym zasięgiem pomiarów temperatury in situ za pośrednictwem programu Argo (Benoit Meyssignac i inni, 2019).
—
Wiadra, batytermografy, satelity i pływaki Argo
Przed II wojną światową pomiary temperatury oceanu in situ były przeprowadzane na wysokich szerokościach geograficznych półkuli północnej, na statkach u wybrzeży z mniejszych głębokości, za pomocą wiadra (John Abraham i inni, 2013). A w czasach przedsatelitarnych, próbki temperatury oceanu były już pobierane na większych głębokościach za pomocą batytermografów, odpowiednio, w latach 60 do głębokości 300 metrów, a w latach 70 do głębokości 700 metrów. Ale już często z dala od wybrzeży i już coraz częściej na polarnych i tropikalnych wodach. Były one jednak najczęstsze na półkuli północnej (John M. Lyman i Gregory C. Johnson, 2008 ; John M. Lyman i Gregory C. Johnson, 2014 , Rebecca Cowley i inni, 2013 ; M. Rhein i inni, 2013 ; Tim Boyer i inni, 2016 ; Lijing Cheng i inni, 2016a).
W czasach satelitarnych, rozpoczętych od lat 90, a ściślej od 1993 roku, gdy użyto metod altymetrycznych w technikach teledetekcji, pomiary oceanów in situ były przeprowadzane za pomocą platform autonomicznych, nowoczesnych systemów komputerowych na statkach. W tym okresie czasu zostały wdrożone modele numeryczne polegające na asymilacji danych obserwacyjnych in situ z danymi satelitarnymi, po to by zapewnić czterowymiarowy obraz oceanu (Magdalena Alonso Balmaseda i inni, 2013 ; Matthew D. Palmer i inni, 2017 ; Karina von Schuckmann i inni, 2018 ; Andrea Storto i inni, 2019).
Od końca XX wieku, a właściwie już od początku XXI wieku, wchodzi złoty okres pomiarów za pomocą wyprofilowanych pływaków i robotów wodnych, min. w sieci Argo, dzięki czemu można mierzyć już temperaturę, zasolenie i energię cieplną oceanów, a ściślej zawartość cieplną oceanu (OHC), na głębokości zarówno do 700 metrów, jak i w późniejszych latach, do 2000 metrów (N. G. Loeb i inni, 2012 ; W. Llovel i inni, 2014 ; Kevin Trenberth i John Fasullo, 2016 ; Karina von Schuckmann i inni, 2016 ; Don P. Chambers i inni, 2017 ; H. B. Dieng i inni, 2017).
–
W ciągu 20 lat pobór ciepła w oceanach podwoił się dramatycznie
W ciągu ostatnich dwóch dekad Ocean Południowy ocieplił się mniej więcej tak samo jak Atlantyk, Pacyfik i Ocean Indyjski razem wzięte. W jego zakresie są to dwie duże masy wody, które łącznie występują na głębokości 300 -1500 metrów.
Badacze z Centrum Badań nad Zmianą Klimatu na Uniwersytecie Nowej Południowej Walii w Sydney: Zhi Li i Matthew H. England oraz Sjoerd Groeskamp z Królewskiego Holenderskiego Instytutu Badań Morskich w Den Burgu pokazali, że niektóre obszary oceanów wykonują większą pracę związaną z pobieraniem, czyli absorpcją ciepła. Zdaniem naukowców ma to kolosalne znaczenie dla naszej wiedzy w zrozumieniu podnoszenia się poziomu mórz i wpływu zmian klimatu.
Zaznaczyli, iż pobór ciepła przez oceany przyspieszył dramatycznie od lat 90., prawie podwajając się w latach 2010–2020 w porównaniu z latami 1990–2000. Autorzy napisali w swojej publikacji:
Z całkowitego poboru ciepła przez oceany w erze Argo w latach 2005–2020 około 89 proc. można znaleźć w trybie globalnym i pośrednich warstwach wody, obejmujących obie półkule oraz wody w trybie subtropikalnym i subpolarnym.
Rys. Szereg czasowy zawartości ciepła (1022 J) w górnych 2000 m oceanu w odniesieniu do średniej z lat 2016-2020, przy użyciu różnych produktów obserwacyjnych. Źródło: Li Z. et al., 2023
–
Batytermografy, program hydrograficzny WOCE i sieć pływaków autonomicznych Argo w kontekście szeregu czasowego wraz ze wzrostem zawartości ciepła
Na rysunkach powyżej czerwone linie w panelach (a) i (b) przedstawiają średnie szeregi czasowe globalnej zawartości ciepła w oceanie (OHC) w latach 1955-2020. Cieniowanie w panelu (a) wskazuje zakres niepewności ± 2 odchylenia standardowego zespołu (±2σ) dla globalnych szeregów czasowych OHC. Natomiast w panelu b) niebieskie prostokątne słupki wskazują uśredniony przez zespół globalny pobór ciepła z oceanu (1022 J) dla każdego 11-letniego okresu w erze pomiarów. Nałożone słupki błędów wskazują zakres niepewności ±2 odchylenia standardowego zespołu (±2σ) globalnego poboru ciepła przez ocean w różnych zestawach danych. Okres przed pomiarami z pływaków w sieci Argo reprezentuje lata 1955-2004. Używano wówczas batytermografów (XBT), o których wspomnieliśmy, Następnie na panelu widzimy erę Eksperymentu cyrkulacji oceanów świata (WOCE – World Ocean Circulation Experiment), który reprezentuje program hydrograficzny w latach 90-tych. I w końcu mamy do dziś erę sieci pływaków autonomicznych Argo, która oznacza okres z zapisem od 2005 roku.
W swoim badaniu oceanolodzy odkryli, że ocieplenie oceanów jest powszechne na całym świecie. Rozprzestrzenia się ono od powierzchni do głębinowych regionów morskich znanych jako warstwy abisalne. Ponadto obejmuje każdy basen od tropików do regionów polarnych. Jednak rozkład ocieplenia oceanów według regionów był daleki od równomiernego.
W sumie w badaniu oceanolodzy dokladnie oszacowali globalną i regionalną zmienność OHC w górnych 2000 m oceanu. Wykorzystując przy tym produkty temperatury podpowierzchniowej i OHC. Zostały one skonstruowane na podstawie pomiarów historycznych i obserwacji Argo.
–
Ciepło w oceanach nie tylko się zwiększa, ale też przyspiesza
Tak więc niestety energia cieplna w oceanach caly czas wzrasta co jest niedobrym sygnałem dla ludzi i przyrody. W szczególności mocno już cierpią zwierzęta morskie. Tak samo los nie oszczędza roślin morskich. Niestety ludzkość dalej spala paliwa kopalne i powoduje zmiany użytkowania gruntów (wylesienia czy osuszanie mokradeł).
Andrea Storto i Chunxue Yang z Instytutu Nauk Morskich (ISMAR) w Rzymie wykorzystali specyficzną reanalizę Cnr Ismar Global historicalAl Reanalysis (CIGAR), dzieki której ustalili całkowite ocieplenie oceanów w kategoriach energii na powierzchnię Ziemi , które wyniosło 0,43 ± 0,08 W m -2 dla okresu 1961–2022.
Ocieplenie oceanów nie tylko się zwiększyło w XXI wieku, ale też przyspieszyło wyraźnie. Naukowcy obliczyli, że szybkość przyspieszenia tego ocieplenia wynosi 0,15 ± 0,04 W m -2 w ciągu dekady. I osiąga ono lokalnie szczyt na wysokich szerokościach geograficznych. A więc na obszarach polarnych.
–
Oceany w obszarach polarnych najbardziej się ocieplają. W Arktyce i Antarktyce
Badanie to wskazuje, ze tam gdzie jest najzimniej, tam wlaśnie najbardziej wody oceaniczne ocieplają się. Nie jest to dobry zwiastun dla fauny żyjącej w wodach polarnych na obu biegunach.
Naukowcy z Rzymu piszą:
Obszary dużej akumulacji ciepła (>1 W m −2 ) są widoczne w Oceanie Południowym i Arktyce, podczas gdy pasmo tropikalne wykazuje umiarkowane ocieplenie, większe w Oceanie Atlantyckim niż gdzie indziej. Chociaż próbkowanie obserwacyjne in-situ jest ograniczone w obszarach polarnych, a niepewność OHC jest tam duża, CIGAR wskazuje wysokie szerokości geograficzne jako gorące punkty ocieplenia oceanów, zgodnie z wieloma badaniami opartymi na obserwacjach i modelach. Średnie szerokości geograficzne wykazują mniejsze ocieplenie niż gdzie indziej. Zgadza się to z wcześniej szacowanymi mapami trendów z lat 1968–2019.
–
Referencje:
- Levitus S. et al., 2012 ; World ocean heat content and thermosteric sea level change (0–2000 m), 1955–2010 ; Geophysical Research Letters ; https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2012GL051106
- Cheng L. et al., 2017 ; Improved estimates of ocean heat content from 1960 to 2015 ; Science Advances ; https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.1601545
- Cheng L. et al., 2019 ; Record-Setting Ocean Warmth Continued in 2019 ; Advances in Atmospheric Sciences ; https://www.researchgate.net/publication/338568129_Record-Setting_Ocean_Warmth_Continued_in_2019
- Meredith M. et al., 2019 ; Polar Regions ; IPCC: Special Report on The Ocean and Cryosphere in a Changing Climate ; https://www.ipcc.ch/srocc/
- Meyssignac B. et al., 2019 ; Measuring Global Ocean Heat Content to Estimate the Earth Energy Imbalance ; Ocean Observation ; https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmars.2019.00432/full
- Li Z. et al. 2023 ; Recent Acceleration in Global Ocean Heat Accumulation by Mode and Intermediate Waters ; Nature Communications ; https://www.nature.com/articles/s41467-023-42468-z
- University of New South Wales ; 2023 ; Ocean Warming is Accelerating, and hotspots reveal which areas are absorbing the most heat ; Science Daily ; https://www.sciencedaily.com/releases/2023/11/231101134840.htm
- Storto A. & Ynag Ch., 2024 ; Acceleration of the Ocean Warming from 1961 to 2022 Unveiled by Large-Ensemble Reanalyses ; Nature Communications ; https://www.nature.com/articles/s41467-024-44749-7