Memperkenalkan Suhu Berlebihan dan Diagihkan Semula.
Oleh: Quran Wu
Memantau dan memahami perubahan kandungan haba lautan adalah tugas penting sains iklim kerana lautan menyimpan lebih 90% haba tambahan yang terperangkap dalam sistem Bumi. Pemanasan laut mengakibatkan kenaikan paras laut yang merupakan salah satu akibat paling teruk daripada perubahan iklim antropogenik.
Pemanasan lautan di bawah paksaan gas rumah hijau sering dianggap sebagai haba tambahan yang ditambah ke permukaan lautan oleh pemanasan rumah hijau dan kemudian dibawa ke kedalaman oleh peredaran lautan. Gambar rajah pengangkutan haba sehala ini mengandaikan bahawa semua perubahan suhu bawah permukaan adalah disebabkan oleh perambatan perubahan suhu permukaan, dan digunakan secara meluas untuk membina model konseptual pengambilan haba lautan (contohnya, model dua lapisan dalam Gregory 2000).
Kajian terkini, walau bagaimanapun, mendapati bahawa perubahan suhu lautan di bawah pemanasan rumah hijau juga dipengaruhi oleh pengagihan semula medan suhu asal (Gregory et al. 2016). Perubahan suhu lautan akibat pengagihan semula dirujuk sebagai perubahan suhu teragih, manakala disebabkan oleh penyebaran pemanasan permukaan dirujuk sebagai perubahan suhu berlebihan.
Analogi Pewarna
Untuk membantu menjelaskan pengasingan suhu berlebihan dan teragih semula, mari kita pertimbangkan analogi pewarna. Memanaskan lautan dari permukaan adalah seperti menambahkan setitik pewarna ke dalam segelas air yang sudah mempunyai taburan tidak seragam pewarna yang sama. Selepas suntikan pewarna, dua perkara berlaku serentak. Mula-mula, pewarna yang baru ditambah secara beransur-ansur merebak ke dalam air dalam gelas (suhu berlebihan). Kedua, suntikan pewarna mengganggu air dan menyebabkan pergerakan air yang menyusun semula pewarna asal (suhu diagihkan semula). Kedua-dua proses menyumbang kepada perubahan dalam kepekatan pewarna.
Simulasi Model Iklim
Rajah 1: Evolusi masa perubahan suhu lautan purata global (dalam Kelvin) di bawah peningkatan pelepasan gas rumah hijau dalam simulasi model iklim (a). Perubahan dalam (a) diuraikan kepada perubahan suhu berlebihan (b) dan perubahan suhu teragih semula (c).
Suhu berlebihan dan diagihkan semula kedua-duanya diperoleh daripada eksperimen pemikiran; kedua-duanya tidak dapat diperhatikan secara langsung di dunia nyata. Di sini, kami menunjukkan tingkah laku mereka menggunakan simulasi model iklim di bawah peningkatan pelepasan gas rumah hijau. Simulasi menunjukkan bahawa pemanasan lautan bermula dari permukaan, dan merambat ke dalam secara beransur-ansur, mencapai 500 m selepas 50 tahun (Rajah 1a). Pemanasan lautan kebanyakannya didorong oleh perubahan suhu yang berlebihan (bandingkan Rajah 1a dengan 1b) tetapi sangat terganggu oleh pengagihan semula haba ke bawah berhampiran permukaan (penyejukan di permukaan dan pemanasan di bawah) (Rajah 1c). Pengagihan semula haba ke bawah disebabkan oleh pengurangan perolakan lautan (yang mengepam haba ke atas), kerana pemanasan permukaan menstabilkan lajur air.
Implikasi
Membezakan lebihan daripada perubahan suhu yang diagihkan semula adalah penting kerana ia berkelakuan dengan cara yang berbeza. Walaupun seseorang boleh membina semula suhu berlebihan pada kedalaman dengan menyebarkan perubahan permukaannya menggunakan pengangkutan laut, perkara yang sama tidak boleh dilakukan dengan suhu yang diagihkan semula. Ini kerana pengagihan semula suhu berpotensi berlaku di mana-mana sahaja di lautan, tidak seperti haba tambahan, yang hanya boleh memasuki lautan dari permukaan (di bawah pemanasan rumah hijau). Perbezaan sedemikian mempunyai implikasi penting untuk menganggarkan sejarah pemanasan lautan daripada pemerhatian permukaan.
Pemanasan lautan secara tradisinya dianggarkan dengan menginterpolasi pengukuran suhu in-situ, yang dikumpulkan di lokasi dan masa yang berbeza, ke lautan global. Kaedah in-situ ini mengalami ketidakpastian yang besar kerana lautan masih kurang sampelnya sehingga penggunaan global Argo terapung (sekumpulan instrumen robotik) pada tahun 2005.
Pendekatan baharu untuk menganggarkan pemanasan lautan adalah untuk menyebarkan tandatangan permukaannya, iaitu perubahan suhu permukaan laut, ke bawah menggunakan maklumat pengangkutan laut (Zanna et al. 2019). Kaedah pengangkutan ini berguna kerana ia bergantung pada cerapan permukaan, yang mempunyai liputan sejarah yang lebih panjang daripada cerapan bawah permukaan. Walau bagaimanapun, kaedah ini mengabaikan hakikat bahawa sebahagian daripada perubahan suhu permukaan adalah disebabkan oleh pengagihan semula suhu, yang tidak sepadan dengan perubahan suhu bawah permukaan. Dalam simulasi komputer tentang lautan bersejarah, kami mendapati bahawa penyebaran perubahan suhu permukaan laut mengakibatkan pengurangan pemanasan lautan simulasi disebabkan oleh penyejukan pengagihan semula di permukaan (seperti ditunjukkan dalam Rajah 1c) (Wu dan Gregory 2022). Keputusan ini menyerlahkan keperluan untuk mengasingkan perubahan suhu berlebihan daripada pemerhatian permukaan apabila menggunakan kaedah pengangkutan untuk membina semula pemanasan lautan.
