IPCC《海洋与冰冻圈特别报告》解读：海平面上升与酸化全貌

SROCC是什么：编写背景与定位

SROCC（Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate）是IPCC于2016年4月在肯尼亚内罗毕举行的第43次全体会议上决定编写的特别报告。作为第六次评估报告（AR6）周期的一部分，全球科学家评估了有关高山地区、极地、沿海地区及大洋气候变化影响的最新同行评审论文，最终于2019年9月24日在摩纳哥召开的IPCC第51次全体会议上获得批准并发布。

IPCC此前已发布过多份特别报告，如《全球升温1.5℃特别报告》和《气候变化与土地特别报告》，而SROCC的特色在于，将以往常被分开讨论的“海洋”与“冰冻圈”这两个主题整合进了同一份报告。报告由来自全球36个国家和地区的104名专家参与编写，评估了约7000篇科学论文。

为何将“海洋”与“冰冻圈”合并为一份报告

海洋与冰冻圈（冰川、冰盖、海冰、积雪、永久冻土）乍看是两个不同的主题。但SROCC之所以将二者整合进一份报告，是因为报告重视两者之间紧密的反馈关系：冰盖融化会向海洋补充水量从而推高海平面，而海水温度上升又会加速冰盖底部的融化。

例如，当北极海冰减少时，原本反射阳光的白色冰面缩小，取而代之的是颜色更深的蓝色海面。海面比冰面更容易吸收阳光，从而使海水温度进一步上升，加速剩余海冰的融化。这种自我增强的恶性循环（冰－反照率反馈）正是若将海洋与冰冻圈割裂开来便无法理解的典型例子。

同样，高山冰川融化流出的水会影响下游河流流量与水资源利用，最终注入海洋。高山地区、极地、沿海地区和大洋这些看似彼此独立的场所所发生的变化，其实是通过水循环这一整体系统相互联系的——这也是SROCC的一大特点。

SROCC对国际政策的影响

SROCC的发布不仅是对科学知识的梳理，也对此后的国际气候政策讨论产生了影响。报告中提出的海平面上升与海洋酸化风险评估，屡屡被各国在依据《巴黎协定》重新审视其国家自主贡献（NDC）时作为科学依据引用。小岛屿国家联盟（AOSIS）等也曾以SROCC的结论为依据，在国际谈判场合要求各国制定更具雄心的减排目标。

此外，SROCC不仅在学术界受到高度关注，也被媒体广泛报道，被认为是使“海平面上升”“海洋酸化”等词汇在大众媒体上出现频率提高的契机之一。这份报告被视为一个转折点，把此前仅在专家之间共有的危机感传递给了整个社会。

海洋是全球变暖的“缓冲器”——吸收了九成以上的多余热量

SROCC强调的最基本事实是：地球因温室气体而多接收的热能中，超过90%被海洋所吸收。自1970年以来，全球海洋几乎可以肯定持续升温，1993年以后海洋的升温速率相较此前加速到了两倍以上。

这种热量吸收并不局限于表层。SROCC指出，在水深2000米以内的深海也观测到了升温现象，说明海洋整体正发挥着地球规模“储热库”的作用。如果这些热量仅由大气来承担，陆地气温的上升幅度恐怕早已达到比现在严重得多的水平。

假如海洋没有吸收这些热量

如果没有海洋的热量吸收，大气的升温恐怕早已达到远比现在严重的水平。但这种“缓冲”并非没有代价。被吸收的热量会使海水膨胀，从而成为海平面上升的原因之一（热膨胀），同时改变深层环流的速度与路径，也影响着对水温敏感的鱼类与浮游生物的分布。

对海洋环流的影响

SROCC指出，海水温度上升还可能影响大西洋经向翻转环流（AMOC）等大规模海洋环流。一旦深层水的下沉减弱，营养盐循环乃至气候模式本身都可能发生变化，进而波及渔业资源的分布以及暴雨、干旱的发生模式。

如何测量海洋的热量——Argo浮标网络

SROCC所引用的海洋升温数据，依靠的是名为“Argo计划”的国际观测网络。全球海洋中部署了约3000个浮标（自动观测装置），间隔约300公里，每隔约10天对从海面到水深2000米的水温与盐度进行观测。浮标自动反复下潜与上浮，通过卫星传输数据，并向各国气象与海洋研究机构实时免费公开。正因为有了这一地球规模的观测网络，像SROCC这样的报告才能够定量评估出“海洋吸收了九成以上的多余热量”这一结论。

海洋酸化：pH值较工业化前下降0.1

海洋还会吸收大气中的部分CO2，其结果就是表层海水正在酸化。根据SROCC，目前海洋表层的pH值较工业化前下降了约0.1，换算成氢离子浓度，相当于酸度增加了约30%。pH值的年下降速率约为0.0017。

由于pH值采用对数刻度，0.1这一看似微小的数值变化，实际上在化学层面具有重大意义。海水中碳酸根离子浓度的下降，会降低贝壳与珊瑚骨骼所需碳酸钙的饱和度，使生物更难形成并维持自身的壳体或骨骼。

对珊瑚礁与贝类的影响

海水酸化会使珊瑚、贝类以及被称为翼足类的浮游生物更难形成用于构建壳体或骨骼的碳酸钙。SROCC指出，当海洋酸化与海水温度上升、缺氧现象叠加时，其影响将波及底栖生物、大洋生物，乃至处于食物链顶端的顶级捕食者。

波及水产养殖业

在北美，已有报告指出酸化的海水对牡蛎苗种生产造成不良影响，促使养殖业不得不引入水质监测与缓解措施。在日本，拥有贝类养殖及藻场的沿海地区，未来也被认为面临类似的担忧。

酸化进展特别快的海域

海洋酸化的进展在不同海域并不均匀。由于极地海水温度本身较低，更容易溶解CO2，且碳酸钙饱和度原本就偏低，SROCC指出，北极海与南极海比低纬度海域更容易较早显现出酸化的影响。在发生深层海水上涌（涌升流）的沿海地区，由于原本碳酸系统就容易变化的海水被带到表层，酸化的影响也往往更为突出。

对深海生物的无声影响

海洋酸化的影响并不局限于表层。大气中的CO2溶入海水并被带至深海，SROCC指出，栖息在深海的冷水珊瑚以及壳体较薄的浮游生物，也同样受到碳酸钙饱和度下降的影响。由于深海观测困难，其变化不易被察觉，加强监测体系已成为一项国际性课题。

海洋缺氧：水深1000米以内氧气减少

海水温度上升会降低海水能够溶解的氧气量，同时增强海洋的层化（分层结构），阻碍氧气向深层输送。SROCC以中等信度评估认为，从海面到水深1000米的范围内已出现氧气流失，并预测随着海洋持续变暖，缺氧现象今后仍将加剧。

所谓层化，是指海水因水温与盐度的差异而分成若干层，上下层海水难以混合的现象。表层海水越暖，密度差就越大，富含氧气的表层水就越难到达深层。结果是深层海水持续消耗氧气而补给却在减少，氧气浓度逐渐下降。

“死亡区”扩大的风险

氧气浓度极低的海域被称为“死亡区”，大多数海洋生物无法在此生存。全球沿海地区报告的死亡区，2008年时约为400处，目前已达约500处，据报道自1960年代以来其数量大致每十年翻一番。美国墨西哥湾夏季会出现超过2万平方公里的缺氧水团，而欧洲的波罗的海则存在全球最大规模的死亡区之一。

死亡区一旦扩大，鱼类以及虾、蟹等甲壳类动物将被迫迁往氧气充足的浅层水域或其他海域，渔场本身也随之发生变化。SROCC将缺氧现象视为一种复合风险，当其与海洋酸化、海水温度上升相叠加时，对生态系统的影响会大于单一因素造成的影响。

氧气最小层（OMZ）的扩大

大洋中层原本就存在氧气浓度较低的“氧气最小层”（Oxygen Minimum Zone, OMZ）。SROCC评估认为，随着海洋变暖与层化的加剧，这一氧气最小层在体积与面积上都呈扩大趋势。OMZ的扩大会使金枪鱼、旗鱼等需氧量较高的洄游鱼类的可栖息水深范围变窄，其栖息地被压缩至表层附近，这可能给渔业与生态系统的相互作用带来新的变化。

与沿岸富营养化的关联

与大洋缺氧现象不同，在沿海地区，由生活污水与农业带来的营养盐流入所导致的“富营养化”，有时会加剧原本已存在的缺氧水团。SROCC指出，当气候变化导致的大范围缺氧与局部人为污染导致的缺氧相互叠加时，沿海生态系统面临的风险将进一步升高。

冰川与冰盖融化及海平面上升的未来预测

SROCC评估认为，除格陵兰与南极以外，全球冰川在2006—2015年间以年均220±30吉吨的速度损失质量，相当于每年将全球平均海平面推高0.61±0.08毫米。格陵兰冰盖自2002年以来，也持续以年均约264吉吨的速度损失冰量。

冰川与冰盖的融化并不仅仅意味着“冰量减少”，融化产生的淡水流入海洋，还会改变海洋的盐度与密度结构，进而影响洋流模式。SROCC讨论指出，尤其是在北极地区及格陵兰周边，融水的流入可能削弱局部海洋环流。

到2100年的海平面上升情景

SROCC按温室气体排放情景（RCP）分别给出了全球平均海平面（GMSL）上升的预测。在低排放情景RCP2.6下，以1986—2005年为基准，预计到2100年将上升0.43米（可能区间为0.29—0.59米）；而在高排放情景RCP8.5下，预计上升幅度更大，该数值较第五次评估报告（AR5）有所上调。

上调的主要原因是有关南极冰盖不稳定性的科学认识发生了更新。由于新纳入了冰盖与海洋接触部分可能快速崩塌的“海洋冰盖不稳定性”机制，高排放情景下2100年以后海平面上升的风险被评估得更为严峻。

西南极冰盖与备受关注的“思韦茨冰川”

南极冰盖整体正以年均155±19吉吨的速度损失质量，其中大部分源于流出西南极冰盖的主要冰川的快速变薄与后退。其中，“思韦茨冰川”因其冰盖下方地形容易让暖海水侵入，被认为崩塌风险尤其高，一旦崩塌开始，还可能连锁引发周边冰体的不稳定，因而作为“海洋冰盖不稳定性”的象征性案例受到国际关注。鉴于这一过程存在较高的不确定性，SROCC指出，在高排放情景下，2100年以后融化速度有可能进一步加快。

2100年后海平面仍将持续上升

SROCC强调的另一个重要观点是：即便到本世纪末能够抑制住气温上升，由于海洋与冰盖的响应存在数十年乃至数百年的滞后，海平面上升并不会在2100年停止，而将在此后长期持续。减排的效果要反映到海平面变化上，需要经历很长的时间差。

极端高潮事件将变成“每年一次”

SROCC给出的另一项重要预测，并非关于海平面的“平均值”，而是关于“极端高潮事件”的发生频率。报告评估认为，全球平均气温每再上升1℃，过去百年一遇的极端高潮现象，到本世纪中叶将在许多沿海地区变为每年都会发生。

这意味着，由于海平面的整体抬升，此前被视为“罕见灾害”的风暴潮淹水，将转变为“每年都会发生的事件”。SROCC警告称，对于低洼的沿海城市以及海拔较低的岛屿国家而言，加高防潮堤、重新审视土地利用等根本性的适应措施已刻不容缓。

北极的变化：海冰减少与永久冻土融化

冰冻圈的变化并不仅限于与海平面上升直接相关的冰川与冰盖。漂浮在海面上的北极海冰本身，同样是SROCC所重视的重要指标。评估认为，1979—2012年间，北极年平均海冰面积极有可能以每十年3.5%至9%左右的幅度减少，而近年来的观测显示，这一减少速度进一步加快。

北极海正被“年轻的冰”取代

SROCC尤其关注的，不仅是面积的变化，还有冰“质地”的变化。持续结冰五年以上、厚实稳定的多年冰，据报告在1979—2018年间其所占面积比例已减少约90%。北极海的冰正被更薄、每个季节都容易融化的“年轻冰”迅速取代，这成为未来海冰急剧消失风险升高的一个因素。

据称，在高排放情景（RCP8.5）下，到2050年前后的夏季（9月），北极海有可能达到几乎“实质无冰”的状态。北极海冰一旦消失，阳光反射率（反照率）下降将进一步加速全球变暖，同时也会波及北极生态系统与原住民的生活、以及新航线的开发等地缘政治层面的影响。

永久冻土融化与碳的“苏醒”

广布北极圈的“永久冻土”——常年保持冻结状态的地层——的变化，同样是SROCC所重视的议题之一。评估显示，北极连续多年冻土的温度在2007—2016年间上升了0.39±0.15℃。

永久冻土中蕴藏的巨量碳

据估算，北半球的永久冻土中封存的有机碳，约相当于目前大气中碳含量的两倍。永久冻土一旦融化，其中封存的有机物会被微生物分解，以二氧化碳和甲烷的形式释放到大气中。SROCC评估认为，在本世纪内，这部分碳有5%至15%可能被释放出来。

加速变暖的“恶性循环”

由于甲烷的温室效应远大于同等数量的二氧化碳（约为其28倍），永久冻土释放的甲烷可能加速全球变暖，进而引发更多永久冻土融化，形成自我增强的恶性循环（正反馈）。这一过程仍有许多尚未阐明之处，SROCC将其视为增加未来预测不确定性的因素之一。

对冻土之上基础设施的影响

永久冻土的融化不仅是温室气体的问题，还直接关系到建在其上的道路、建筑物、输油输气管道等基础设施的稳定性。当冻土融化导致地基下沉、变形时，西伯利亚与阿拉斯加等寒冷地区已出现建筑物倾斜、损坏以及交通线路中断的报告，SROCC将其视为动摇地区社会生活根基的风险。

• 2007—2016年北极永久冻土温度上升0.39±0.15℃
• 永久冻土封存的碳约为大气碳含量的两倍
• 本世纪内其中5%至15%的碳可能被释放
• 甲烷释放可能引发加速变暖的恶性循环风险

海洋热浪的增加及其影响

“海洋热浪”是指某一海域水温显著高于常年水平、并持续数天至数月的现象。SROCC以非常高的信度评估认为，自1982年以来，海洋热浪的发生频率几乎翻了一倍，强度也在增强。

利用卫星海面水温观测数据进行的分析证实，1982—2016年间海洋热浪的年发生天数大幅增加。另有研究比较了1925—1954年与1987—2016年两个时期，结果显示全球海洋热浪的年发生天数增加了50%以上。

对珊瑚白化及生态系统的连锁影响

海洋热浪会成为引发珊瑚白化、海藻场消失以及鱼类大规模死亡的导火索。在澳大利亚大堡礁，伴随海洋热浪发生的大规模白化事件屡屡出现，令人担忧白化的发生频率已快到生态系统来不及恢复。有关其发生机制与对生态系统影响的详细内容，请参见海洋热浪究竟是什么一文。

对渔业与养殖业的直接冲击

海洋热浪不仅影响生态系统，也直接冲击渔业经济。在北美西海岸发生的一次大规模海洋热浪（俗称“The Blob”）中，鱼种分布发生变化，并出现了有害藻类大量繁殖的情况，导致部分渔业不得不停止作业。

日本近海也观测到海洋热浪

对于日本近海而言，海洋热浪同样并非事不关己。据日本气象厅观测，2023年夏季（6—8月），日本北部近海出现了自1985年以来海面水温最高的海洋热浪，尤其是三陆冲海域，水深300米处也记录到了前所未见的显著高温。2023年日本近海的年平均海面水温距平，是自1908年有统计以来的最高值，9月份北海道东南方及本州东方海域的距平超过常年+4℃，日本海海域也超过+3℃。这种高水温正作为导致养殖鱼类死亡与海藻生长不良的风险因素受到关注。

• 1982—2016年卫星观测数据显示海面水温海洋热浪频率翻倍
• 强度与持续时间也呈上升趋势
• 对珊瑚礁、海藻场、渔业资源造成复合影响
• 有害藻类暴发风险增加

对日本沿海与水产业的意义

日本近海的海面水温在过去100年中每百年上升约+1.14℃，这一速度快于全球平均水平（每百年+0.55℃）。其结果是，鰤鱼、鲅鱼等鱼种的分布正向北移动，北海道的鰤鱼渔获量急剧增加，水产业现场已经出现了具体的变化。

日本水产厅的资料也持续报告了海洋环境变化与水产资源之间的关系，越来越多渔民被迫改变渔场位置与捕捞时期。SROCC所展示的海洋变暖、酸化、缺氧趋势，与日本现场发生的这些变化相吻合。

珊瑚分布也在北移

海水温度上升不仅改变着鱼类的分布，也在改变珊瑚的分布。以往，日本珊瑚分布的北限，太平洋一侧为千叶县，日本海一侧为对马、壱岐附近，但近年来在神奈川县横须贺市确认发现了桌状珊瑚的栖息，调查结果显示其将此前的北限记录向北推进了约30公里。这背后的原因，既包括珊瑚幼体更容易随黑潮与对马暖流被带往北方，也包括北移目的地的海水温度已经进入珊瑚能够生存的范围。

海平面上升与沿海基础设施

SROCC给出的海平面上升情景，与日本沙滩的消失、港口与地下水的盐水入侵、风暴潮风险的增大直接相关。日本国土交通省与气象厅的资料也显示，就日本沿海平均而言，到21世纪末，在升温2℃情景（RCP2.6）下将上升0.39米，在升温4℃情景（RCP8.5）下将上升0.71米，具体数值与灾害情况详见海平面上升会让日本九成沙滩消失吗？一文。

台风与风暴潮的复合风险

在海平面本身已被抬高的状态下若再叠加台风带来的风暴潮，即便台风强度相同，淹水范围与灾害也更容易扩大。关于海水温度上升本身与台风快速增强之间的关系，请参见海水温度上升为何会让台风增强一文。

有关鱼类分布变化，另请参见鱼类分布正在北移——变暖如何改变鰤鱼、鲅鱼、秋刀鱼的产地与餐桌；有关海洋酸化对珊瑚礁的影响，另请参见海洋酸化的机制及其对生态系统的影响。

SROCC之后的进展：延续至AR6，以及我们能做的事

SROCC给出的研究成果，被延续纳入2021年发布的IPCC第六次评估报告（AR6）第一工作组报告中，海平面上升预测也采用SSP情景做了进一步更新。AR6预测，在SSP1-2.6情景下，2081—2100年海平面将上升0.32—0.62米；在SSP5-8.5情景下将上升0.63—1.01米。

AR6还就南极冰盖急剧崩塌等“概率虽低但影响巨大”的情景展开了更深入的讨论，给出了更为审慎的评估：无法完全排除2100年海平面上升超过2米的可能性。此后IPCC持续推进新一轮评估周期，而SROCC所确立的“将海洋与冰冻圈作为一个整体进行评估”的框架，至今仍是后续综合报告以及各国制定适应计划的基础。

与《巴黎协定》目标的关联

SROCC与AR6给出的数值，也为《巴黎协定》提出的“将升温控制在工业化前水平以上2℃以内、并力争控制在1.5℃以内”这一目标的重要性提供了依据。SROCC评估认为，升温能否控制在1.5℃以内、还是达到2℃甚至更高，将极大改变海平面上升的最终幅度，以及冰川、冰盖融化是否会变得“不可逆转”的临界点。

未来观测与研究的课题

SROCC同时也指出，目前的观测网络仍有尚未充分覆盖的领域。深海（水深2000米以深）的升温、南极周边海冰变动、永久冻土碳释放量等项目的不确定性较大，为实现更精确的未来预测，需要部署搭载生物地球化学传感器的新一代Argo浮标（BGC-Argo），并加强卫星观测与现场观测相结合的综合监测体系。

报告所强调的“当下选择”的意义

决定海洋与冰冻圈未来的，是我们当下的选择。

——IPCC，2019年9月25日新闻稿

若用一句话概括SROCC的结论，那就是：海洋与冰冻圈正在发生的诸多变化，具有将持续数十年乃至数百年的“惯性”，但其推进速度与最终到达的程度，仍可能因今后的温室气体排放量而发生很大变化。若选择低排放情景，就能减缓海平面上升与海洋酸化的进程，为生态系统与沿海社区争取到更多适应的时间。