水及其在大氣，陸地和海洋內(nèi)部或之間的移動(dòng)確定了全球水循環(huán)，并且對(duì)氣候系統(tǒng)至關(guān)重要。幾乎所有的天氣和氣候現(xiàn)象都在某種程度上與水循環(huán)有關(guān)。例如雷雨，颶風(fēng)和熱帶氣旋，洪水，干旱和海平面上升期間的極端降雨。

現(xiàn)在，隨著氣候變化，水循環(huán)正以重要的方式發(fā)生變化。理論模型顯示，由于地球變暖，全球水周期被放大，即，更多的水從蒸發(fā)的海洋，因此，降水增加，以及。然而，由于難以測量全球尺度的蒸發(fā)和降水量及其空間和時(shí)間變化的復(fù)雜性，因此很難很好地觀察到這種預(yù)測的觀測結(jié)果，因?yàn)檫^去對(duì)水循環(huán)的變化觀察很少。

這項(xiàng)發(fā)表在《氣候雜志》上的新研究克服了許多以前的局限性，并基于1960年以來的鹽度數(shù)據(jù)得出了水循環(huán)變化的新估計(jì)。由此，他們提供了強(qiáng)有力的新證據(jù)，表明全球水循環(huán)在2000年已大大放大。在過去的50年中，證實(shí)了理論和模型。這項(xiàng)研究是由中國科學(xué)院大氣研究所的李立靜領(lǐng)導(dǎo)的，他與美國國家大氣研究中心的一組國際科學(xué)家合作。蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院; 美國圣托馬斯大學(xué);美國賓夕法尼亞州立大學(xué)

“海洋鹽度變化可以用來估計(jì)水循環(huán)變化，因?yàn)樗沂玖巳虻乇淼粨Q的變化：蒸發(fā)將淡水從海洋帶入大氣并增加了海洋鹽度;降水使更多淡水進(jìn)入海洋并降低了鹽度。因此，鹽度變化綜合了大范圍的影響，并為水循環(huán)變化提供了一個(gè)極好的指標(biāo)。”

約翰·亞伯拉罕說：“但是，由于以前的鹽度數(shù)據(jù)集顯示出嚴(yán)重的偏差或不足，我們需要更好的鹽度數(shù)據(jù)。這項(xiàng)研究提供了自1960年以來海拔2000米的新月度網(wǎng)格化鹽度場。” “為了在數(shù)據(jù)稀疏區(qū)間和區(qū)域之間進(jìn)行插值，該方法使用了來自歷史耦合氣候模型模擬的鹽度時(shí)空協(xié)變信息。然后對(duì)該方法進(jìn)行了嚴(yán)格驗(yàn)證。”

“新產(chǎn)品顯然對(duì)于檢查長期鹽度變化更為可靠，因?yàn)槲覀冏C明，通過改變觀測系統(tǒng)(從衛(wèi)星上的高度計(jì)和海洋剖面浮標(biāo)(Argo)，這種新的鹽度重建具有更好的連續(xù)性， ”來自NCAR的合著者Kevin Trenberth說。“新數(shù)據(jù)表明，現(xiàn)有的鹽度模式已經(jīng)放大。換句話說，在海洋的大部分地區(qū)，“新鮮變得更新鮮，而咸味變得更咸。”此外，我們表明，從零到2000米深度的平均鹽度趨勢首次表明幾乎整個(gè)太平洋都在變新鮮，低緯度和中緯度大西洋上出現(xiàn)了廣泛的鹽化作用，北大西洋上出現(xiàn)了明顯的新鮮度，并且形成了對(duì)比在印度洋北部和南部之間。”

鹽度變化在空間上是復(fù)雜的。這項(xiàng)研究使用一個(gè)簡單的指數(shù)來綜合這些變化，稱為鹽度對(duì)比(SC)指數(shù)，該指數(shù)定義為在高鹽度和低鹽度區(qū)域平均的鹽度之間的差異。ETH的這項(xiàng)研究的合著者Nicolas Gruber表示：“該度量標(biāo)準(zhǔn)提供了一種簡單而強(qiáng)大的方法來合成觀察到的鹽度模式變化。” “我們表明，從零到2000米的鹽度模式已放大了1.6%，表面鹽度已放大了7.5%。我們還表明，這種增加是由于人為因素造成的，而這種人為信號(hào)已超過自然背景的可變性。”

基于新的鹽度數(shù)據(jù)，鹽度對(duì)比指標(biāo)和模型模擬，已編制了對(duì)全球水循環(huán)變化的改進(jìn)估算。結(jié)果表明，自1960年以來，水循環(huán)每攝氏度已經(jīng)放大了2-4%(圖1)。美國NCAR的約翰·法索洛(John Fasullo)表示：“我們的海洋觀測結(jié)果與許多近期基于大氣的估算結(jié)果基本一致，并加強(qiáng)了全球變暖加劇全球水循環(huán)的證據(jù)。”

這一結(jié)果對(duì)未來的氣候具有重要意義。在+ 2°C(《巴黎協(xié)定》目標(biāo)的上限)變暖的世界中，水循環(huán)將放大4?8%。如果未來的氣溶膠影響比今天小(即，如果可以控制空氣污染)，則這種放大作用將更加強(qiáng)大。因此，蒸發(fā)會(huì)更強(qiáng)：較干燥的地區(qū)將變得更干燥，并進(jìn)一步增加了干旱加劇的可能性。

干旱影響牲畜和農(nóng)作物，并在許多地區(qū)(包括美國，中國，澳大利亞，巴西和其他國家)增加有時(shí)造成致命野火的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)食品安全和人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。大雨和極端降雨的風(fēng)險(xiǎn)也將大大增加。更大范圍的暴雨會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重問題，例如世界各地的極端洪水。與熱帶氣旋和颶風(fēng)有關(guān)的降雨將繼續(xù)增長，不僅對(duì)沿海和小島嶼社區(qū)，而且還將對(duì)內(nèi)陸(以賽亞颶風(fēng))造成更大的破壞。

美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的邁克爾·曼(Michael Mann)說：“這項(xiàng)研究是該領(lǐng)域的重大進(jìn)步：首先，新的，更準(zhǔn)確的鹽度變化估計(jì)值為與氣候模型模擬進(jìn)行比較提供了更好的基礎(chǔ)。其次，鹽度 -對(duì)比指數(shù)提供了衡量氣候變化對(duì)全球水文水文循環(huán)影響的關(guān)鍵指標(biāo)，并有助于區(qū)分信號(hào)。我們發(fā)現(xiàn)，在這一特定指標(biāo)中，將氣候變化信號(hào)與背景噪聲隔離需要花費(fèi)大約十年的時(shí)間。被氣候研究界廣泛使用。