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氣候變化對海洋的影響

Wikipedia · 2026-07-21 维基百科 👁 1 阅读

氣候變化對海洋的影響（）包括海洋溫度升高、海洋熱浪頻率增長、海洋酸化、海平面上升、、加劇、海水含氧量降低、洋流改變（包括大西洋經向翻轉環流減弱）。全部變化皆會產生連鎖反應，擾亂海洋生態系統，而造成這些變化的主因是人為排放二氧化碳和甲烷等溫室氣體，所導致的氣候變化的後果。当海洋吸收氣候系統中大部分的額外熱量後，便会無可避免地變暖，而一旦海洋吸收了大氣中的一些額外的二氧化碳，則会導致海水的pH值因此下降。而海洋分層之間的混合則會相對減少，這讓海洋表層的海水持續維持在溫暖狀態，同時減少寒冷的深層海水上湧而發生的循環。此種海水上下混合的減少促使海洋吸收熱量的能力降低，並將未來暖化的大部分溫度轉由大氣和陸地承受，預計生成熱帶氣旋和其他風暴的能量會隨之增加。而在上層海水中可供魚類使用的營養預計將會減少，海洋儲存碳的能力也会降低。與此同時，鹽度的對比正在擴大中：鹹度高的地區變得更高，而鹹度低地區的則變得更低。

由於受到溫暖海水的含氧量少於等量的寒冷海水情況的影響，因而造成海洋中的氧氣轉移至大氣的結果。溫暖海洋分層增加後會降低表層海水將氧氣攜帶到更深水域的能力，而更進一步地降低海水的整體含氧量。由此可見，海洋整體現已失去氧氣，全球海洋中的的範圍也正在擴大。或是導致某物種數量突然大增，從而改變海洋中的物種分佈，]]

截至2020年，大氣中二氧化碳 (CO2) 水平已超過百萬分之410 (ppm，百萬分比)，相比第一次工業革命前的水平約提高了50%。此種半數升高的水平和快速的增長率在地球過去5,500萬年間的地質記錄中乃是前所未見的。這些過量的二氧化碳的來源顯然是由人類所產生，即是燃燒化石燃料、工業活動和土地利用/土地利用變化產生排放的綜合結果。當年的海洋熱含量已超過2021年的最高值。

海洋上層（700米以上）的暖化速度最快，但暖化趨勢正在擴散到其它的深度。大部分海洋熱含量增加發生在南冰洋。例如在1950年代至1980年代期間，南冰洋上層溫度上升0.17°C (0.31°F)，幾乎是同期間全球海洋平均溫度上升速度的兩倍。

海洋熱含量
海洋溫度會因地點而異。赤道附近的溫度較高，兩極的溫度較低。因此海洋總熱含量的變化最能說明海洋暖化現象。與1969年至1993年期間相比，1993年至2017年的海洋吸熱量已有增加。]]
2.6）是假設低二氧化碳排放的情景，而RCP8.5則代表的是假設高二氧化碳排放的情景，結果大不相同。]]

本節摘自《海洋酸化》。

海洋酸化指的是地球海洋中pH值的降低。海洋表面的平均pH值在1950年至2020年間，從約8.15下降至8.05。人類活動產生的二氧化碳排放是海洋酸化的主要原因，大氣中二氧化碳水平已超過410ppm（2020年）。這些二氧化碳有部分被海洋吸收，產生碳酸 (H2CO3)，並解離為碳酸氫鹽離子 (HCO3) 和氫離子 (H+)。游離氫離子會降低海洋的pH值，增加酸度（這並不表示著海水已呈酸性，其pH值目前仍高於8）。生物，如軟體動物和珊瑚，會因海洋酸化而難以將碳酸鈣用於構建其外殼和骨骼，從而使其生存受到影響。

當pH值降低0.1，代表世界海洋中氫離子濃度會增加26%（pH值是個對數尺度，pH單位變化1相當於氫離子濃度變化10倍）。海水表層pH值與碳酸鹽飽和狀態依據深度和位置而變化。較冷和較高緯度的水域能吸收更多的二氧化碳，導致酸度上升，讓這些區域的pH值與碳酸鹽飽和度降低。這會影響大氣-海洋間的二氧化碳交換，造成的結果是海洋酸化，而其他因素有：洋流和上升流、靠近大型大陸河流出海口、海冰覆蓋以及燃燒化石燃料和農業活動產生的氮和硫在大氣中的交換。

海洋pH值下降對海洋生物具有一系列的有害影響，這包括鈣化減少、代謝率降低、免疫反應降低以及基本功能（如生殖）的能量減少。 因此，海洋酸化正影響為大部分人類提供食物、生計和其他生態系統服務的海洋生態系統。全球約有10億人完全或部分依賴珊瑚礁提供的漁業、旅遊業和沿海管理服務。同時，海洋持續酸化會威脅到與海洋相關的食物鏈。

對實體環境的影響
海平面上升
。]]

許多沿海城市將在未來幾十年及以後會經歷的威脅。預計到2050年，會有數億人受到海岸洪水之害，特別是在東南亞。而在2013-2022年的十年間，此一速度加速至4.62毫米/年。人為造成的氣候變化是主要原因：1993年至2018年之間，水的熱膨脹對海平面上升 (SLR) 的影響佔有42%、溫帶冰河融化影響佔21%、格陵蘭冰蓋融化佔15%及[[南極洲]冰蓋融化]佔8%。由於海平面上升會落在地球溫度上升之後，從現在到2050年，海平面上升會持續加速，純粹是應對已經發生的全球暖化。而在2050年至2100年間，海平面上升可能會因溫室氣體排放大幅削減而會放緩（依據排放減緩的程度而定），並在2100年達到上升稍高於30厘米（1英尺），但也可能因溫室氣體高排放而加速，上升達到1米（3+1⁄2英尺) 甚至是2米 (6+1⁄2英尺)。從長遠來看，在氣溫升高1.5°C (2.7°F) 的情景下，未來2,000年內海平面將上升2–3米 (7–10英尺)，而在升溫達5°C (9.0°F)的情景下，海平面將上升19–22米（62–72英尺）。

洋流改變
洋流是由於不同緯度的日照和氣溫、盛行風以及海水中不同鹽度所引起的溫度變化而造成。暖空氣先在赤道附近上升，之後，當其向兩極移動途中，受到冷卻。冷空氣在兩極附近下沉，但當這些空氣向赤道移動時，又會變暖並再度上升，由此形成哈德里環流圈，是種大規模的風模式。在南北半球各有一中緯度環流，具有類似的效應。與這些環流相關的風模式會驅動海面水流，將海水推向更高的緯度，而在當地有較冷的空氣。

在這種高緯度海水下沉及在低緯度地區發生的上湧，以及吹拂海洋表面的風影響之下，形成洋流，讓海水在整個海洋中循環。當全球暖化時，就會導致變化，特別是在形成深水海流的地區。隨著海洋暖化、冰河和極地冰蓋融化，有越來越多的淡水釋放進入形成深水海流的高緯度地區，而降低海洋表面的海水密度。結果是水下沉的速度比以往為慢。]]

海洋分層發生變化非常重要，因為海洋的生產力和氧氣水平會受其影響。水因密度不同而分成不同層次的現象稱為分層。所有海洋盆地均有分層現象。分層將水的垂直混合程度限制住，減少海洋上層和內部之間的熱、碳、氧和顆粒物質交換。由於全球暖化以及某些地區的鹽度變化，上層海洋的分層從1970年起有所增加。

氧氣含量降低
氣候變化對沿海地區和外海的海水氧氣皆有影響。
估計自20世紀60年代以來的50年間，海洋含氧濃度已下降2%。這些死區正在擴大，特別是由於養分輸入增加促成，氣候變化導致的海洋分層加劇讓情況更加惡化。

天氣系統和風型變化
氣候變化和相關的海洋暖化會導致地球氣候和天氣系統發生廣泛變化，包括熱帶氣旋和季風強度增加以及極端天氣事件生成，一些地區變得更為潮濕，另一些地區變得更為乾燥。結果是海洋熱含量更高，海面溫度更高。此現象反過來會“激發熱帶氣旋，讓其更為強烈、涵蓋範圍更大、持續時間更長，並大幅增加所挾帶的雨量”。熱帶氣旋使用溫暖、潮濕的空氣作為能源（或稱“燃料”）。隨著氣候變化，海洋溫度升高，會有更多此類“燃料”可用。

在1979年至2017年期間，全球薩菲爾-辛普森颶風風力等級中3級及以上熱帶氣旋的比例有所增加。這一趨勢在北大西洋和南印度洋最為明顯。在北太平洋，熱帶氣旋會一直向極地移動，進入較冷的水域，而在此段期間的強度並無增加。在氣溫升高2°C (3.6°F)的情景下，預計將有更大比例 (+13%) 的熱帶氣旋會達到4級和5級強度。

鹽度變化
由於全球暖化及冰河融化加速，釋放進入海洋中的淡水量增加，會改變溫鹽環流的模式，而導致海洋鹽度變化。溫鹽環流會由海洋深處帶來寒冷、營養豐富的海水，這一過程稱為上升流。

海水由淡水和鹽分組成，海水中鹽的濃度稱為鹽度。鹽不會蒸發，因此降水和海水蒸發對鹽度就大有影響。經測量海洋表面的鹽度可明顯看出水循環已發生變化，此點自20世紀30年代起就為人所知。

由長期觀測記錄顯示出一個明顯的趨勢：此時期全球海洋鹽度變動正在放大。情況是高鹽度地區的鹽度變得更高，而低鹽度地區的鹽度變得更低。高鹽度地區發生的原因以蒸發為主，鹽度增加顯示蒸發量有加速的情況。低鹽度地區也發生鹽度正在減少的趨勢，顯示當地的降水有強化的現象。有科學家認為在21世紀的某個時候將不復在夏季於此見到海冰。

本節摘自南極海冰#Recent trends and climate change。

南極洲每年的海冰範圍變化很大，而導致不易確定趨勢，在2013年至2023年期間曾觀察到到歷史性的高點及低點。自1979年開始以衛星測量以來，總體趨勢大致持平。海冰在2015年至2023年期間有所減少，但由於變化較大，並不符合為顯著趨勢。南極洲呈現的平緩趨勢與北極海冰的下降趨勢形成鮮明對比。

時間尺度
氣候系統中許多與海洋相關的因素對氣候變暖的反應緩慢。例如，酸化作用將持續數千年才能抵達深海，海洋熱含量增加也是如此。同樣的，即使溫室氣體排放降到零，海平面上升也會再持續數百年甚至數千年，原因是冰蓋對氣候變暖的緩慢反應，以及海洋持續吸收熱量，而發生膨脹的結果。浮游植物的開花時間也已提前。預計這些趨勢將隨著氣候變化的進一步發展而加速。

氣候變化對極地的海鳥、魚類和哺乳動物還有其他可能的重要影響，對原本已發展出高度專業化生存策略的種群，它們需要重新適應棲息地和食物供應的重大變化。此外，海冰通常在這些動物生命週期中發揮關鍵作用。例如在北極，其為海豹和海象提供暫時棲息的地點，而為北極熊提供狩獵路徑。在南極，海鳥和企鵝的分佈也被認為對氣候變化非常敏感，但迄今為止的影響會因不同地區而異。海洋酸化加劇後會讓海生動物更難獲取碳酸鹽離子以形成對其甚為重要的的外骨骼/外殼。海洋鈣化生物同時涵蓋食物鏈中的自營生物及異營生物，包含有鈣板金藻、珊瑚、有孔蟲門、棘皮動物、甲殼動物和軟體動物等。

總體而言，地球上的所有海洋生態系統都將面臨酸度變化和一些海洋生物地球化學變化。海洋酸化會迫使一些生物體由既有來源之外取得資源來達成鈣化。例如生長於亞洲太平洋海岸的長牡蠣被認為會因海水pH質失衡導致的能量權衡，透過改變代謝，加上變動鈣化率來應對。

珊瑚礁
發生白化的。]]

雖然一些海洋物種會因氣候變化而遷徙，但對如珊瑚等會有困難。珊瑚礁是種由珊瑚聚集為礁的水下生態系統。珊瑚礁是由分泌碳酸鈣的珊瑚蟲聚集形成。珊瑚礁可聚集各式各樣的生物，成為生物多樣性的重要中心，對許多依賴珊瑚礁提供海岸保護、食物和吸引數百萬人前來旅遊的地區，有非常重要的作用。

由於海洋暖化、海洋酸化、污染和捕魚等活動造成的物理傷害等多重威脅，暖水珊瑚已明顯減少，在過去30-50年裡已降低50%。預計前述的威脅將會加劇傷害。海洋熱浪導致珊瑚礁大規模死亡。海水溫度持續升高1-2°C就足以發生白化。如果白化時間夠長，就有導致死亡的可能。在澳大利亞的大堡礁，首次珊瑚白化事件發生在1998年，此後，此類事件開始增加。於2016年至2020年期間，已發生過3起 。

除珊瑚白化外，海洋pH值降低也是珊瑚礁面臨的另一問題，因為海洋酸化會降低珊瑚藻的多樣性。珊瑚藻鈣化的生理學決定藻類對海洋酸化的反應。根據目前碳排放進展程度，到2050-60年，大約有70%的北大西洋冷水珊瑚將生活在具有腐蝕酸性的水域中。

海洋生產力
表層海洋中海生植物的光合作用過程會消耗二氧化碳，並釋放氧氣。這類光合作用主要由浮游植物 - 微小且自由漂浮的藻類主導。植物生長後，細菌分解由此形成的有機物，會消耗氧氣，並釋放二氧化碳。某些有機物下沉到深海中，經細菌分解，在此不與大氣接觸的深度，氧氣濃度會因此降低，而二氧化碳、碳酸鹽和碳酸氫鹽會增加。

到2100年，於預測極高的排放情景（RCP8.5）下，海洋生產力很可能會下降4-11%。 由於HAB的增加會對當地糧食安全、旅遊業和經濟產生影響，因此受到關注。海洋暖化對海洋哺乳動物具有巨大的影響可能性，但海洋哺乳動物對氣候變化而導致的全球脆弱性，人們仍知之甚少。

海洋哺乳動物已進化到於海洋中生活，但氣候變化正在影響這種自然棲息地。有些物種可能會因適應不夠快而會滅絕。

鑑於觀測到和預計的北極海冰大幅減少，人們普遍認為北極海洋哺乳動物在氣候變化時最脆弱。研究顯示生活在在北太平洋、格陵蘭海和巴倫支海的是最容易受到全球暖化影響的物種。現在也是易受全球暖化影響的熱點區。該地區的海洋哺乳動物將受到人類活動（例如海上交通、污染和近海石油和天然氣開發作業）和全球暖化的雙重危害，並具有潛在的疊加或協同效應。這些生態系統對海洋生態系統的功能面臨著不可逆轉的後果。當海洋暖化，會迫使當地物種遷移到較冷水域，以尋找更合適的棲息地。如果海水溫度繼續上升，一些邊緣物種可能會從區域水域消失，或是生活在範圍大幅縮小的區域。由於病原體傳播的變化，海冰變化也可能對動物健康產生間接影響，由於食物網中獵物的變化對動物的身體狀況產生影響，以及因居住於北極區人口增加，而提高動物接觸有毒物質的機會。

海平面上升也有重大關係，因為海洋哺乳動物物種賴以生存的沿海環境會受到影響。

北極熊
本節摘自#Climate change。

氣候變化對北極熊產生的主要風險是棲息地喪失而造成營養不良，或是食物匱乏。北極熊通常在海冰平台上捕獵海豹，氣溫上升會導致海冰提前融化，讓熊在能攝取足夠的脂肪以度過夏末秋初食物稀缺時期之前就必須上岸。海冰減少也迫使熊必須游更長的距離，會進一步耗盡它們的能量，有時甚至導致溺水。較薄的海冰通常更容易變形，而可能讓北極熊更難接近海豹。營養不足會導致成年雌性熊的繁殖率降低，幼熊的存活率隨之下降，而且各年齡段熊的身體狀況均變差。

海豹
。]]

海豹是另一種容易受到氣候變化影響的海洋哺乳動物。在一項為期20年的研究中，於南大西洋南喬治亞島的南極毛皮海獅數量發生急劇減少的現象，科學家測量出當時海面溫度異常升高，。

海豚
屬於海洋哺乳動物的海豚所分佈的地理範圍很廣，因此它們很易受到不同的氣候變化的影響。氣候變化對海豚最常見的影響是全球水溫升高。這會導致大量海豚物種出現分佈範圍上的改變，即由既有的地理區域遷移到較冷的水域。水溫升高的另一個副作用是大量的HAB，造成寬吻海豚屬大量死亡。在西澳大利亞的鯊魚灣（為世界遺產），當地印太洋瓶鼻海豚的數量在2011年的海洋熱浪之後大幅下降。由於蒸發率高、水溫升高、降水減少和酸化加劇，也深受氣候變化影響。

潛在的反饋效應
甲烷水合物釋放甲烷
海洋溫度上升也會影響位於海底沉積物下的甲烷水合物儲層。儲層內封存有大量的甲烷，海洋暖化會將其中的甲烷釋放進入大氣。但目前認為海底水合物中的氣體（主要是甲烷）不太可能導致“本世紀排放軌跡中發生可檢測出的偏離”。

參見

  • 藍碳
  • 碳截存

*

  • 氣候變化對水循環的影響
  • IPCC關於氣候變化中海洋和冰凍圈特別報告 (2019年)

*

注釋
參考文獻
外部連結

氣候變遷效應
遠洋

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