講者介紹

國立中山大學海洋科學系副教授張詠斌,致力於研究臺灣及亞洲太平洋地區之長期氣候與環境變遷等課題,發表多篇論文在國際期刊上,尤其在探討古黑潮的長期變化上,有其獨到的見解。近年來,專注在以有機地球化學指標,探討台灣周邊海域河海系統沉積物中的有機質從源到匯的議題,並以微體化石搭配有機生物指標,分析臺灣高山湖泊沉積物,重建臺灣第四紀的氣候變化紀錄。

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影片介紹

面對暖化,海洋是最佳的吸熱載體,但長年接收熱能的海洋,持續增溫,造成海冰融化,不但加速陸冰融化速度;冰層覆蓋下降,減少太陽反射,更使暖化加劇。
然而,海洋反應速度遠不及大氣環流,因此在氣候變遷的研究上長期受到忽略。未來海洋一但超出負荷,將對全球生態造成相當大的衝擊,而這些現象已可看出端倪,並非杞人憂天,只是時候未到。

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文稿

今天很高興跟各位喜歡或關心環境議題的朋友來接觸。我自己長期是在做海洋科學研究,臺灣是一個海洋科學相對比較弱的,雖然說我們號稱自己是海洋立國,但大部分國民對海洋議題關心的程度非常地少,所以今天利用這個機會來跟大家,分享一下海洋跟氣候變遷有關的議題,也希望喚醒大家對海洋議題的重視。

大家都聽過所謂的全球暖化,都知道所謂的氣候變遷,那我們來看一下在現在的環境底下,我們的風場、海洋表面的溫度長得是這個樣子。這個樣子你可以看到,現在整個風的趨勢,主要還是受到太陽輻射熱的影響,就是說你在哪個地方受到比較多的太陽輻射熱,那大氣溫度就升高,那也造成風的驅動力;如果說再跟海洋資料來做對比,會發現在大氣溫度比較高的地方,所看到的是海表面溫度是最高的地方;那我們也看到風吹比較強的地方,就是所謂洋流驅動的地方。

所以大氣跟海洋彼此有一個非常密切的一個關係,大氣對於所有氣候變遷反應比較快,所以當今天有一點點熱輻射改變的時候,大氣會很快反應出來。

反過來講的話,海洋對於熱的吸收能力比較好,所以一點點的溫度上升,它有一種緩衝能力跟調和能力,在這個過程裡,可以吸收大氣多餘出來的熱,然後把它儲存在海洋裡面;反過來講,當大氣溫度開始下降,海洋就可以緩緩釋放出熱,那就這種過程,海洋會去調節氣候、調節整個地表的環境。

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但是剛剛提到,大氣環流它反應比較快,海洋環流反應得比較慢,也就是說當我們碰到全球變遷的時候,大氣會很快反應出來,所以大家現在已經開始感受到大氣系統改變的威力;但是海洋呢,它緩衝能力比較強,反應時間比較慢,也就是說當今天大氣開始改變的時候,海洋相對來講反應程度比較小,但如果說我們開始看到海洋也改變的時候,海洋的溫度也上升,海洋環境改變的時候,就表示,地球整體對於氣候,或是對太陽輻能承受能力已經開始減弱,因為最好的緩衝體(海洋)已經開始趨於飽和,也開始要釋放出它的威力了。

那當我們今天有機會去抑制這種反應,讓大氣可以維持到一個條件底下的話,那海洋變化不大;但是當海洋也開始改變的時候,要再把整個氣候系統、地球的環境拉回到正軌的時候,那就需要更多努力,因為海洋它是緩緩釋放出所吸收的熱,就是說大氣開始我們可以去調供 它、開始下降的時候,海洋不見得,它還是持續在發揮它的威力,所以時間會拖得比較久。

好,讓我們來看一下,這是過去我們從幾十年來,看到所謂的全球氣溫的平均資料,你會看到1990年代後,平均溫度就開始上升了,上升得越來越快。這資料已經統計到今年2016年8月,我們看到今年2016年8月,比起過去溫度上升更可怕。這種原因當然不見得都是因為全球暖化所造成的。

去年2015年碰到所謂的超級聖嬰年,超級聖嬰年所造成的結果是,海表面的溫度大幅度上升,那這是因為過去在東赤道太平洋它一個緩衝的能力,會把比較冷的海水放到表面來,然後去吸收大氣的熱,但是聖嬰現象發生的時候,東邊的這個冷海水會減弱,所以緩衝能力減弱,造成說過去可以吸收多餘熱的赤道太平洋,在去年它的效能減弱之後,造成全球海表面溫度的上升。

那如果把它跟過去幾個超級聖嬰年,1982年、1997年跟去年2015年比較的話你會發現,去年2015年的超級聖嬰年,比起過去人類有紀錄以來的超級聖嬰年威力都還要更大,這麼大的威力會造成什麼樣可能的結果呢?
在臺灣大家都關心颱風,颱風對我們的影響很大,那現在已經知道颱風跟海表面的溫度是息息相關的,海表面溫度如果越高,颱風的威力會越強,颱風的壽命會越長,比如說它的天數、存在的天數會越久。這是去年發表的一篇資料,過去從1950年代開始看到,颱風整體有一個趨勢,看起來整個颱風強度是在增加,那根據這個趨勢呢,科學家去做了預測,發現如果說現在暖化的情境效應底下,二氧化碳量持續排放、全球溫度持續上升,那我們颱風未來會越來越強,也就是說以後碰到強烈颱風的機率會增加。

這個是去年7月時,一張很有名的照片,網路上非常多人在傳、或許你也看過了。去年7月的時候,赤道太平洋夏威夷附近,剛好有兩個颱風,在衛星雲圖上面,它呈現了這種傾向,很多認為這是地球給我們的一個警告。

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那這是去年的10月,氣象局鄭明典主任在臉書上發表的,借用一下,那可以看到在去年10月,整個赤道太平洋非常地特別的,同時存在5個低氣壓,已經有兩個形成颱風;不敢說過去地球沒有發生過這種事情,但現在因為觀測紀錄進步,我們大家對氣候的議題關心程度也增加,所以開始看到這種情況出現。

我自己是做古氣候,過去地球海洋的環境,過去也做了一些重建的紀錄,想要去看這種現象,過去到底常不常見?那過去的資料來看,雖然受限於一些資料解析度比較差,但是必須要說,目前這種現象(全球暖化),在至少過去幾千年以來是非常非常特別的,是非常少見的。

那我們來看如果全球氣溫上升,會對海洋造成什麼樣的一個影響?這是一個資料,全球海洋溫度上升,不是只有表面溫度上升而已,我們發現熱量已經開始往深海方向傳遞,所以如果把過去資料放在一起,2000公尺深的海洋已經看到溫度也開始上升。如果把它切分成不同深度來看,發現300公尺深、700公尺深、2000公尺深的所有海洋,全部溫度都在上升,而且上升越來越快。

剛剛提到一個觀點,海洋是一個有緩衝能力的水體,對氣候是扮演一個調節的作用,但是它吸收的熱要到哪裡去?就是往深海去跑,所以當今天深海熱也開始增加的時候,它對熱的緩衝能力就會開始減弱,那減弱之後呢,大家就會知道,它對熱的釋放能力會加強,也就是說它以後放出熱的時間會更久,所以這對整體氣候來講,當然不是一件好事。

對於所謂熱量的增加,第一個造成的影響就是海平面上升。這是一個統計資料,大家可以看到,1998年之後,全球海平面已經增加將近8公分,這8公分它是以每年0.35公分的速度在增加,這種增加的速率,很大一部分是來自海水本身的熱膨脹。

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熱膨脹跟剛剛提到水體的吸熱是有關的,但是熱膨脹它的效應有限,水體不會無止盡地膨脹下去,物理已經告訴我們,這表示說未來,當我們的熱膨脹趨於平緩,當你吸熱已經飽和之後,未來海水面增加會怎樣?更快,因為之後,海水的增加會是從陸地上的融冰所造成的,陸地上的冰開始融了之後,對海水面增加速度會越來越快,也就是說未來海水增加區域不再會是以0.35公分為限,速度會越來越快,因為膨脹緩衝的能力已經消失,全部都會從陸地上多餘的水下來的。

這是可能我們以後會碰到的一個情況(大淹水),大家沒有人會希望看到這種情況的發生,但是如果說真的在這種情境底下,陸地上的冰持續融解的話,夏威夷或是太平洋的一些小島上已經看到這種現象的發生了,很難說未來這種情況不會發生在我們自己的身上。

我們剛提到,海平面增加會因為陸上的冰融解,但是海表面溫度增加不是只有對陸地產生影響,它也對海洋產生影響。這是過去十多年來統計的,北極海冰的消融資料,現在大家都知道海冰的消失,海冰消失雖然對海平面增加沒有影響,但是海冰的消失卻會對海表面環境造成很大的影響。

第一個,海冰扮演類似鏡子的角色,所以當海冰立面積比較大的時候,對於太陽輻射進來的熱,可以類似鏡子把輻射熱再往外太空送回去,是一個比較有效的反射體,那今天海冰不見後,海水本身是一個很好的吸收體,所以極區過去是把熱散掉的一個地方,現在未來可能會變成是吸熱的一個地方。

那除了這種海冰消融造成,對極區環境的影響之外,最重要是海冰的消失會加速陸冰的融解,因為陸冰過去有海冰擋在前面,所以不容易融解進入海洋,那今天前面煞車不見了,未來陸冰進入海洋的速度會越來越快,因為前面那塊最大的阻礙已經不見了。

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這是過去的資料跟現況,過去來講,海冰本來就是一個長期消長的趨勢,但今年特別地奇怪,我們認為這跟去年(2015)是一個大的超級聖嬰年有關,所以今年的海冰是有史以來,我們看到已經是最少的一年,這是現在看到的資料。

那海冰的增加對海洋環境會造成影響,這影響是來自於哪裡呢?對鹽度的影響。全球海表面鹽度分布是長這樣子,我們最大淡水來自兩個地方,一個是陸地上的河流,一個就是海冰的融化,那海冰融化之後造成海表面鹽度變淡,鹽度變淡之後密度會變小、浮力會變大,也就是說水會更傾向留在海表面上,不往深處去沉。

那當海表面的水不往深處流動的時候,會造成的結果是這個,我們講全球海水交換是靠密度在驅動的,密度決定是來自溫度跟鹽度,那當鹽度越變越淡的時候,對海洋深層的海水驅動能力會減弱,結果海水浮力變大後,它留在表面,不再往深海傳,當你不再往深海傳遞的時候,深海的海水不再往赤道方向補充,所以赤道方向表層的海水就不會再往高緯地區去補充。

剛剛提到,所有表面的熱散佈是靠大氣環流跟靠海洋環流來完成,那當你今天從赤道往上的洋流不再流動的時候,會造成所有熱就不再往高緯地區。所以全球暖化造成的結果,事實上不見得會像大家認為說,以後會越來越熱,很可能在未來幾十年內會碰到的情況是,北半球高緯地區會進入一個快速冰河時期,最主要的原因就在於,赤道方向的熱不再往極區方向輸送。

好,那我們剛剛提到了,對於環境有影響,對於生物有沒有影響?大部分活在陸地上的生物都是依賴視覺,靠光線來做溝通、來做傳遞,那海洋的生物呢?在海水裡面,光線傳遞能力非常地差,大概200公尺以內就消失掉了,所以深海是一片黑暗,那深海的生物要怎麼溝通,都靠聲音,那聲音的話,我們講海洋生物溝通是非常重要一個管道,但是聲音傳遞速率會跟密度有關,所以如果我們海水溫度增加影響到密度,以後海洋生物的溝通也會發生問題。

那現在這方面資料很少,我們不太知道真正未來海洋生物溝通會發生什麼樣情況,評估資料很少,那最有可能的情況是這個,我們已經知道,溫度會造成海水裡的溶氧量損失,有時候當溫度越高,海洋裡面的氧氣會越少,所有生物都需要氧氣,所以未來海洋的生物會碰到,可以利用的氧氣越來越少,造成以後海洋生物死亡的機率會增加。

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全球暖化都是二氧化碳所造成的,二氧化碳2015年10月正式宣告進入400 ppm的世界。到今年其實到冬天了,整個夏天全球二氧化碳還是維持400ppm以上,所以已經回不到300ppm的世界了。這種二氧化碳不是造成氣溫增加而已,這麼多的二氧化碳出來之後呢,還是靠海洋去吸收,海洋大概可以吸收1/3,留在大氣中的二氧化碳,大概每年有300億噸二氧化碳排放出去,接近1/3是被海洋吸收。海洋吸收二氧化碳能力,還是跟溫度有關,溫度越高海洋吸收二氧化碳能力越弱,也就是說以後海洋可以幫忙吸收、緩衝二氧化碳濃度的能力會越來越差。

除了這個能力損失之外,還一個在於酸化,大家都喝過可樂,可樂為什麼變酸?就是因為把二氧化碳打到飲料裡面,就變成碳酸飲料,那麼多二氧化碳如果打到海水裡面,會有類似的效果,會造成酸化的問題。

那這是一個資料可以看到,所有在下面的都是吸收的,往上的在調和線以上,往上的全部都是增加,就是放到大氣中;下面的是吸收,從大氣往海洋吸收,所以這麼多二氧化碳靠海洋吸收,那這麼多吸收的二氧化碳讓海洋變酸,海水變酸造成的結果,就是過去幾十年來,已經觀測到海洋的pH值,就是海洋的酸度增加了0.1個單位,也就是說,裡面的氫離子大概增加30%了,這30%的增加我們看到趨勢還是持續往下,而且看起來越來越快,就是說海洋會越來越酸。

海洋越來越酸對很多生物會造成很大的影響,很多海洋裡面的生物它有殼,大家喜歡吃的貝殼、喜歡吃的蛤蠣、螺,全部都是帶殼的,這些殼包括珊瑚都會怕海水酸化,所以未來如果酸化對牠們造成的衝擊會非常地大,未來的養殖貝類、養殖魚類,可能都會受到這種酸化影響。

今天想跟大家分享的就是說,海洋,全球暖化其實對海洋的衝擊,不是只有片面而已,在非常多層面上都會發生問題,整體造成的影響就是讓海洋環境改變、讓海洋調節大氣能力改變,那需要很多時間,海洋才有機會再回復到它原來的樣子。這時間現在沒有人可以知道大概需要多久,但可以確定的就是說,即使現在已經停止二氧化碳排放、停止對大氣的干擾,海洋還是會持續發生酸化、還是會持續發生海水暖化的問題,需要再幾十年到幾百年的時間,才可以把現在所接收的這些量,完全再去調和跟釋放,釋放最大的問題在於說,速度太快了,所以海洋生物、人類、環境,碰到的問題就是,沒有時間去適應這麼快速的變化,所以這是現在碰到最大的問題,這是今天想要跟大家分享,謝謝各位。

[15:45]

主持人(高思齊):謝謝張教授,所以現在的海洋環境對生物來說,就是又酸又熱,然後還很難溝通,是這樣一個環境?

張詠斌:這是未來,現在其實還沒真正看到事情大幅地改變,但是我們在做的是預測,就是說根據現在調查結果,已經看到這種趨勢在增加,所以現在要做的是提出警告,就是說未來如果不注意,那我們熟悉的海洋、習慣的海洋,它會發生這樣的變化。這種變化事實上,已經開始有一點點效應發生,但我們剛提到海洋是一個很好的緩衝體,所以它所有動作都會比較慢,比大氣慢、比人類社會還要來得慢,我們可以這樣說,現在做的任何事情,報應還沒真正發生,我們還會持續接受這個後果。

主持人(高思齊):是,不過我們想請教一下,就是氣候變遷對海洋的影響,會反饋到氣候變遷加速,暖化加速,那這樣的影響是不是有被重視呢?還是其實研究相對來說比較少?

張詠斌:我們做海洋科學領域的,包含國外的科學家、臺灣的科學家,事實上對這個議題非常關心,也做了很多研究跟呼籲。但是大家也知道,現在對陸地上的問題、對於自己的問題 、對大氣問題,已經感覺焦頭爛額,好像沒有餘力這樣,所以海洋議題大家關心的比較少,這是為什麼我們希望可以利用這次機會,跟大家宣導或是溝通,希望大家可以重視海洋碰到的問題,畢竟臺灣還是一個海洋國家。

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