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星期五, 2010年 4月 30日

氣候變化—海洋也暖起來了

在消防處同事的協助下,天文台在北角量度海面溫度已超過30年。 最近,同事替我計算海面溫度的趨勢,驚訝地發現海面溫度自1970年代以來上升了0.5度。

圖一   自1975至2009年北角的年平均海面溫度。線性顯著值在5%水平。
圖一  自1975至2009年北角的年平均海面溫度。線性顯著值在5%水平。


這個結果與全球的趨勢一致,請參閱以下的圖表。

圖二   自1850年至2005年全球海面溫度的年距平(相對1961至1990年平均)。
圖二  自1850年至2005年全球海面溫度的年距平(相對1961至1990年平均)。
(來源:政府間氣候變化專門委員會第四次評估報告書2007)


你可能覺得0.5度沒有甚麼大不了。 但是,鮮為人知的是,海水是極難加熱的。為了比較不同物質加熱所需能量,科學家使用比熱這物理量來表示。比熱是指將一克物質的溫度提升一度時所需要的熱力或熱能。比熱越高的物質意味著愈難升溫。 下列一些常見物料的比熱:

常見物料的比熱


在上表中,所用的單位是焦耳 / (每一克 • 每一開度) (本文中開度可視作與常用的攝氏度一樣)。因此,將一克的海水提升一度大約需要4焦耳的能量。可以看到,海水的比熱遠遠大於其他物料。

隨著大氣中人為溫室氣體的增加,整個地球正在積累熱量。這些「額外熱能」被陸地、空氣、冰或雪和海洋所吸收。 由於水有頗高的比熱,海洋是一個儲存著龐大能量的巨型儲藏庫。

大家可知道海水暖化並不局限於表面。 看一看以下在海洋頂部700米暖化的圖表。

圖三   全球海洋頂部0至700米層面熱容量[註]時間序列。
圖三  全球海洋頂部0至700米層面熱容量[註]時間序列。
(來源: 美國國家海洋和大氣管理局國家海洋數據中心, 參照Levitus 等 (2009)
http://www.nodc.noaa.gov/OC5/3M_HEAT_CONTENT/)


海洋暖化的一個直接後果是海平面高度上升。 科學家估計,從1993至2003年,海水遇熱膨脹使到海水上升約18 毫米(即大約每年1.6毫米) 。在一個高溫室氣體排放的情景下(即人類活動照常、生活方式及能源使用量不變),海平面高度會變本加厲在本世紀末之前進一步上升超過0.4 米。

我曾於2009年11月2日的網誌中指出,由於海平面上升,颱風所帶來的風暴潮會加劇。

圖四   在熱帶氣旋影響下,沿岸地區較容易受到水浸影響。
圖四  在熱帶氣旋影響下,沿岸地區較容易受到水浸影響。


最近我的同事進行了一些計算,結果顯示,如果香港的海平面上升0.4米,過去五十年一遇的風暴潮將會變為五年一遇。統計學上,這即是說,平均五十年才出現一次的3.5米高風暴潮,將變成平均五年便會出現一次。類似的風暴潮記憶猶新。在2008年,颱風黑格比帶來的風暴潮達到3.53 米,引致香港低窪地區嚴重水浸。很多人仍對一位記者在大澳水深及胸的情景留有深刻印象。

上述的數字告訴我們,在氣候變化的影響之下,單單是海水受熱膨脹已足以引起災難。


李本瀅

註: 海洋熱容量是指在地球海洋裏貯存的熱量,單位為焦耳。


參考:
Bindoff, N.L., J. Willebrand, V. Artale, A, Cazenave, J. Gregory, S. Gulev, K. Hanawa, C. Le Quéré, S. Levitus, Y. Nojiri, C.K. Shum, L.D. Talley and A. Unnikrishnan, 2007: Observations: Oceanic Climate Change and Sea Level. In: Climate Change 2007: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Solomon, S., D. Qin, M. Manning, Z. Chen, M. Marquis, K.B. Averyt, M. Tignor and H.L. Miller (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA

Levitus, S., J. I. Antonov, T. P. Boyer, R. A. Locarnini, H. E. Garcia, and A. V. Mishonov (2009), Global ocean heat content 1955–2008 in light of recently revealed instrumentation problems, Geophys. Res. Lett., 36, L07608, doi:10.1029/2008GL037155.

Lee, B.Y., W.T. Wong, and W.C. Woo (2010), Sea-level rise and storm surge – Impacts of climate change on Hong Kong, The HKIE Civil Division Conference 2010 - Infrastructure Solutions for Tomorrow, 12-14 April 2010.



最近修訂日期: <2013年9月27日>