地球的氣候每時每刻都在變化,在變化中也影響了地球各個部分的機能和結構。
研究報告表示,世界各地的風在增加,於是乎海洋表層水迴圈和流動的更快。研究機構通過對全球成千上萬個浮標的測量,對海洋動能的分析表明,自1990年代初以來,地表海洋環流一直在加速。
海洋流速加快也可能是由於自然反覆出現的海洋大氣模式,例如太平洋年代際振盪。
海洋環流重新分配了地球的能量和水量,並影響了全球氣候。在歷史性的溫室效應下,區域洋流呈現出不同的趨勢。
近幾十年來,區域海洋環流對歷史溫室強迫的反應不同。自1900年代以來,由於低緯度和高緯度之間風切變的增強,亞熱帶的西部邊界流,即從赤道到兩極的主要海洋傳熱通道已經變暖。
但是,區域邊界流系統已經顯示出不同的趨勢。例如,很少有證據表明,黑潮有明顯加劇。儘管海洋渦流有所擴大,但阿古拉斯海流並未加劇。不過,自2000年以來,太平洋淺層表面海洋流速已經加速,造成了氣候變暖裂口,並導致熱量和淡水通過印度洋漏入印度洋的現象增多。
過去幾十年中,海洋風的總體平均值具有約0.075 ms 每十年的增長趨勢。全球平均風速的總體均值在未來顯示出顯著的增長趨勢,表明溫室氣體排放量的增加最終將導致全球平均風的加速,進而導致全球平均海洋環流的加速。
因此,儘管在過去觀察到的海洋風速趨勢也可能是由自然因素驅動的,但預計溫室氣體排放量的增加最終導致海洋風速趨勢大大增加。
不過,不確定性仍然存在的,主要是因為科學家缺乏對海流的長期直接觀測以進行直接驗證。儘管過去的風速增長趨勢是資料產品分析出來的特徵,但空間解析度和空間覆蓋率的差異導致資料趨勢量存在差異。
而且人們直接觀察到的是海洋表面,對海洋內部的變化還知之甚少,海洋內部動力是否也增加了海洋的流速?這還是一個疑問。因此,需要對全球深海迴圈進行監測和密集觀測,不僅是為了了解過去的情況,而且還需要減少全球海洋環流未來預測中的不確定性。
在熱帶海洋,特別是熱帶太平洋,海洋風速度的增加尤其明顯。這表明熱帶潮流系統有了實質性的增強。南極附近的大洋也顯示出比較大的趨勢,並且交替運轉,表明南極繞極洋流的移動,有時變寬有時變窄。
海洋的迴圈流動帶又稱為大洋輸送帶,可以重新分配海洋上的熱量和養分,並對氣候產生強大影響。同時海洋表面的風也會對海洋物質的傳輸產生重要作用。例如,熱帶地區盛行的風會將水團推開,從而使海洋深層的營養物質向上湧動。
海水可以水平湧動,也可以上下湧動,這取決於具體的環境。除了上面所說的海風的吹動能讓海水水平流動,海水內部的密度差異也會讓海水上下湧動,從而翻攪了海洋營養物質。而氣候變暖也對海水的密度造成了一些改變。
不過氣候變暖不一定會一直讓海水加速的,其中也存在抑制關係。
比如,北大西洋由於氣候變化而變暖,因此水域密度降低,下沉的可能性降低。此更改會使大西洋徑向翻轉環流變慢。隨著大西洋翻轉環流的減弱,淡水的湧入也減弱,大西洋變得更鹹。含鹽的水密度更大,這部分海水更容易下沉。
隨著大西洋翻轉環流速度的降低,從大西洋流入南大洋的淡水也越來越少。這也降低了大西洋的鹽分,進一步削弱了大西洋翻轉環流。
不過研究也發現大部分地區的海洋風速是在增加的。風速的增加至少要持續10年。
海洋風速的增加不一定是個壞事,對風力電力行業是一個好訊息。然而,未來的振盪模式可能會導致風速再次下降。全球已經經歷了幾十年的風沙靜止,風速出現反彈,自2010年以來的十年間,全球風速迅速增加,這些發現對那些致力於最大限度地利用風能作為替代能源的人來說很重要。也許只有能抓住機會的人才會善於利用風能。
總的來講,氣候升溫,海水密度差異,導致海洋表面的風速在加快。雖然有的研究表明海洋風速會受到抑制,例如大西洋翻轉環流在某種程度上會受到抑制,但是科學報告長期的觀察發現近10年來海洋風速還是在增加的。當然,海洋風速的增加也會產生一定好處,比如風力發電的利用,這就看我們怎樣科學利用了。