N最近，没有什么能像所谓的“全球变暖停滞”那样给气候科学家们带来如此多的麻烦。在全球平均(或平均)气温上升过程中，这种大约14年的停滞不仅为各种被误导的气候变化否认者提供了素材(还有其他更长的停滞)，而且还代表了一个真正的科学之谜。科学家们知道这是由海洋温度下降造成的，但他们也知道海洋整体在变暖。额外的热量被储存在哪里，什么时候会被发现?
去年11月，夏威夷大学国际太平洋研究中心(University of Hawaii’s International Pacific Research Center)的气候科学家阿克塞尔·蒂默曼(Axel Timmermann)宣布，全球平均气温终于恢复了上升，主要原因是东北太平洋海面温度出现了前所未有的飙升。
2013年底，卫星图像上出现了这一意想不到的热浪，呈现出一个离散的橙色斑点。到去年夏末，远在阿拉斯加湾以北的海面温度达到了有记录以来的最高水平。2014年的全球平均气温也是如此。虽然还需要更多的时间来确定这个记录是否代表着重新变暖趋势的开始，但蒂默曼毫不犹豫地说——他相信这个斑点已经结束了这种中断。
这个水滴的故事以一个不太可能的主角开始：一个数千公里宽、100多米深、数千英里远的巨大暖水池，横跨赤道西太平洋。尽管这个暖池是几十年前发现的，但关于它在气候变化中的作用的问题仍然不清楚。它与去年偏远寒冷的阿拉斯加湾的气温飙升有什么关系？在间歇期，它主要负责储存地球的多余热量吗？为什么会出现水滴呢？当科学家们拼凑出这些问题的答案时，一个最重要的教训正在浮现：要理解气候变化，我们需要记住海洋有很长的记忆。
T地球(陆地)变暖从未真正经历过中断;只有海水表面温度停止了上升，但也不是所有地方都停止了上升。大部分的停滞是太平洋中部和东部海面温度下降的结果，这是由20年来异常强烈的赤道信风造成的。1这些风将温暖的地表水推到一边，导致更深更冷的水涌上来，冷却上面的大气，降低全球平均温度。风也将大量的温暖海水推向西部。这导致了西太平洋的“下沉”，因为所有这些热带热水的质量移动了海洋表面的温暖层和下面的寒冷层(称为温跃层)之间的边界更深。如此多的温暖海水涌入该地区，导致海平面上升速度几乎是全球上升速度的三倍。2
尽管它远在数千英里之外，气候科学家怀疑，去年北太平洋气温的突然上升和中断可能的结束，都是由这个温暖的水池造成的。美国国家海洋和大气协会(NOAA)地球物理流体动力学实验室的研究科学家汤姆·德尔沃斯(Tom Delworth)建立了一个模型，表明暖池的深水向北流动并产生了这个斑点。他说:“它不会一直呆在那里。”“它实际上开始传播，特别是进入北太平洋。在我们的模拟中，10年或20年后，暖水会重新出现在北太平洋。”德沃斯说，即使异常强烈的赤道信风继续下去，这种中断也不会发生。西太平洋的暖池“不会永远隐藏。它回来。”
要确切地回答这是如何发生的，是一个相当复杂的问题。海洋几乎覆盖了地球表面的四分之三，包含了超过13到14亿立方公里的水。追踪所有的水并不容易。从历史上看，海洋温度是从船的甲板上采集的。即使在今天，我们对深海环境的大部分了解都来自船上的测量。近几十年来，科学家们已经部署了数千个浮标——有抛锚的，也有自由漂浮的——以及能够进行红外和微波成像的卫星。这些卫星可以测量海洋表面的温度和高度，通常可以精确到厘米，使科学家能够准确地描绘出暖流和涡流的边界。
总旅行时间？“几年到几十年，”Timmermann说，“取决于细节。”
因此，海洋的表面可以很好地测量。海洋深度是一个问题。红外卫星图像仅显示海洋顶部几毫米处的温度。微波图像只是稍微好一点。深海大部分是卫星看不见的，我们对其三维运动的理解往往是暂时的。更重要的是，温暖的海水可以潜伏数年而未被发现，尤其是在高纬度地区。“海水的一个非常有趣的特性，”Delworth说，“是在接近冰点的非常寒冷的温度下，海水的密度主要取决于海水中的盐含量，而不是海水的温度。”这意味着，海水表面没有温暖的一层，下面也没有寒冷的一层，通常情况下，在高纬度地区，你可以有一层冰冷的淡水稳定地覆盖在一层温暖的、密度更高的盐水上。
虽然海洋表面下的故事可以抵抗我们的测量，但我们确实对表面洋流有相当多的了解。将水从西太平洋暖池转移到东北太平洋冷池的最明显机制是称为北太平洋环流的大顺时针环流。这些海洋环流中最强的部分总是西部边界。在北大西洋，我们称这种边界流为墨西哥湾流；在北太平洋，它被称为黑潮流。这股强大的水流将温暖的热带海水从菲律宾附近向北输送到日本海岸。从那里，它转向东方，就像黑潮延伸一样，随着它的移动，它的热量消散到寒冷的北太平洋。
虽然很明显，黑潮在东北太平洋和阿拉斯加湾海面温度的突然上升中发挥了一定的作用，但这并不是全部原因。没有迹象表明去年它的强度发生了变化，也没有比往常输送更多的温暖海水。
另一种可能性可能在于在海洋中远距离移动热量的最具争议性的机制:开尔文波。这些不像你看到的在海滩上翻滚的海浪。它们根本不在水面上繁殖;相反，它们是温跃层的振荡，比表面波慢得多。以大约每小时6英里(约为慢跑的速度)的速度，赤道开尔文波需要大约两个月的时间从温暖的水池穿过太平洋到达南美洲。尽管速度很慢，赤道开尔文波可以传输大量的温水，而且波长可达数千英里。厄尔尼诺现象——暖水从西太平洋到东太平洋的巨大周期性转移——可以被理解为开尔文波的影响。在卫星图像中，这些波很容易被区分为沿着赤道缓慢向东移动的青色楔形水。
去年，水团抵达阿拉斯加湾，并可能结束间断，几乎可以肯定与开尔文波有关。2014年，赤道太平洋的一次强烈西风爆发将当地温跃层推下。“这就像我们把一块石头扔进池塘：它会产生涟漪效应，”蒂默尔曼说。这些涟漪效应以开尔文波的形式出现，开尔文波沿着赤道移动，直到到达南美洲海岸，然后沿着海岸线缓慢地向北和向南传播。向北流动的沿海开尔文波是如此明显和温暖，以至于包括蒂默尔曼在内的许多气候科学家认为，它最终意味着厄尔尼诺事件的爆发，或许缓解了加利福尼亚州长达四年的干旱。秘鲁渔业出现了类似厄尔尼诺现象的下降，并报告说在遥远的北方甚至加拿大遇到了外来热带鱼，这加剧了人们的期望。
但是厄尔尼诺并没有出现。在某种程度上，这是因为它们的速度极慢。沿海开尔文波甚至比赤道波更慢，而向北移动的沿海开尔文波的大部分热量在移动过程中扩散到海洋。蒂默曼说，当去年巨大的开尔文波到达阿拉斯加湾时，它可能没有携带足够的热量来完全解释创纪录的海面温度。
W它很可能与黑潮流和开尔文波以及其他尚未确定的影响有关。但无论它们是什么，有一件事是清楚的:它们中的许多采取行动的速度非常慢，使得变暖事件(和其他气候现象)更难解释。蒂默曼说，在气候问题上，这种滞后时间是常态，而不是例外(参见行动迟缓)。
考虑一个温和的本地事件，比如加拿大和格陵兰岛之间的拉布拉多海密度的变化。可能传播作为沿海开尔文波的东部沿海北美和南美,穿越大西洋赤道开尔文波,沿着非洲海岸在合恩角,穿过印度洋赤道开尔文波,然后通过印度尼西亚群岛到赤道太平洋。总行程时间?
“几年到几十年，”蒂默曼说，“这取决于细节。”
这些开尔文波还会产生另一组波，称为罗斯比波，以直角向外辐射，影响海洋环流。“这将导致海洋温度和盐度的大规模变化，”蒂默曼说。“这个过程需要更长的时间，比如说几百年。”蒂默曼说，最后，来自这些海浪的热量扩散将包围世界上的海洋。“但这种调整需要一到两千年的时间。”
即使是在赤道太平洋上增强的信风，造成了温暖的池和中断，本身也是一个长期的，长距离的过程的结果。去年8月，包括蒂默曼和他的同事、澳大利亚新南威尔士大学(University of New South Wales)气候变化研究中心(Climate Change Research Center)的科学家谢恩·麦格雷戈(Shayne McGregor)在内的一群科学家证明，这些信风是数千英里以外的大西洋变暖的结果。3.这两个海洋盆地由一个叫做沃克环流的大气桥连接起来。沃克环流是世界气候的主要驱动因素之一，它是一种对海洋表面温度作出反应的机制。冷水上方的大气冷却并下沉，在海洋表面形成了一个高压单元。类似地，温水上方的大气上升，形成一个低压单元。然后赤道信风从高压吹到低压，表面从东吹到西，在高海拔方向相反。
正常情况下，沃克环流在一个海盆内起作用。它在太平洋最为明显，那里的盆地很宽，东西之间的温差很大。但是，在过去的20年里，大西洋和东太平洋之间不断扩大的温差一直在推动赤道太平洋上破纪录的信风。
“我们回顾过去100年，”麦格雷戈说，“赤道中太平洋风力的30%以上可以用大西洋和太平洋之间的压力梯度来解释。”
这就是气候科学家所说的“遥相关”，在这种情况下，它的影响是巨大的。根据他们的模型,加强大西洋沃克环流造成的变暖负责最近的气候变化的Pacific-including美国西部的干旱,飓风路径的变化,甚至,也许,可能结束去年中断。所有这些变化都与20多年前开始的跨盆地过程相关。
换句话说，这一中断开始和结束的最终原因甚至可能都不在太平洋。相反，这可能是由于另一团温暖的水——潜伏在地球另一端的赤道大西洋。
所有这些都让我们想起了“气候”和“天气”这两个词太过常见的合成词。对气候科学家来说，这种中断变成了一种公共关系问题，就像一个特别寒冷的冬天可能会促使你的邻居问“什么全球变暖?”在气候变化中起作用的时间和距离尺度比我们习惯考虑的要大得多。它们的规模还没有达到一场风暴形成或消失的程度，也没有达到一个寒冷或温暖冬季的季节性循环的程度。它们的规模并不比海洋本身更小或更快。
丹尼斯·奥利尔是夏威夷作家。
工具书类
1.最近全球变暖停滞与赤道太平洋表面冷却有关。自然界501, 403-407 (2013).
2.张志强，王志强，王志强，等。南印度洋-太平洋区域海平面变化趋势的研究进展。气候杂志23, 4429-4437 (2010).
3.英格兰，M.H。，et al。最近太平洋风驱动环流的加剧和持续升温间断。自然气候变化422 - 227(2014)。
