作者：高抒
2022年夏季发生的全球范围的持续高温，使得气候变化问题引发广泛关注和探讨。海洋在全球气候变化中发挥着重要作用，有关海洋影响气候变化的理论可以追溯到19世纪。
天气、气候和气候变化都涉及气温、降水等要素，其中天气的时间尺度往往只有几天，气候是关于天气要素的季节和年际变化，而气候变化则涉及十年、百年、千年、万年甚至更长的时间。
2022年夏季发生全球范围的持续高温，同样升温的是人们对气候变化的关注。在历史长河中，气候变化对人类社会的影响很大。我国科学家竺可桢等学者发现，在生产力较为低下的古代中国，在寒冷严重影响农牧业生产的时候，容易发生社会动荡。地处英国北方的苏格兰，如今气候温和，适合人类居住，但当地地表出露冰川的泥砾堆积物[1]表明其曾经被冰川所覆盖[2]。更早些时候，学者研究阿尔卑斯山，也发现地质历史上的冰川堆积物是周期性产生的[3]。一时间，气候变化成为时尚问题，不仅仅是地质学家，物理学家、化学家、生物学家，几乎所有学科的都卷了进来，至今已经研究了约200年。这项研究传到我国，也吸引了不少学者，其中李四光因此发现了庐山的冰川遗迹[4]，此后，更多学者参与其中，研究西部地区的现代冰川、调查地球的南北两极等。本文试图回顾海洋影响气候变化的学术思想发展路径，重点探讨目前一些主导性理论或观点的源头，并阐述其中所蕴含的科学问题。
气候变化的能量和物质条件
研究者们很早就意识到，影响长期气候变化有三个重要因素：天文周期、海陆分布和海洋过程[1]。
天文周期方面的例子很多，比如，地球自转一周24小时，产生昼夜周期;地球围绕太阳一周，需要365天，所以有年周期、季节变化。气候变化受到多种天文周期的影响。地球表面接受的太阳热能，与太阳的远近和阳光入射角度有关，因此可以说天文周期提供了气候变化的能量条件。
海陆分布影响海洋和大气的状态。海洋在南北半球的分布很不同：南半球陆地面积较小，海洋东西连通性好;北半球分布着地球上的主要陆地，太平洋、大西洋东西向互不连通，但各自南北向连通。因此南北半球的气候有所不同，南半球温和一些。假如把北半球的大洋改成东西向连通，南北不连通，那么气候就会大不相同。可以想象海陆分布影响气候的一种极端情形：如果两极地区没有陆地，只有海洋，那么冰雪就难以积累，这是因为海水是流动的，冰雪不能固定在同一个地方，也就无法增厚。目前的地球，南极是大陆，北极虽然是海洋(北冰洋)，但周边有大片陆地，是可以形成冰盖的。要注意的是，尽管在地质历史上，百万、千万乃至亿年的时间尺度上，海陆分布经常发生变化，但在10万年以内，海陆的位置变化不太明显，可以看成是固定的。
海洋过程有物理、化学和生物过程。洋流将热能和水体输往高纬和极地海区，使得热能在全球海洋分布相对比较均匀。伴随着海水运动，相对较热的水体所到之处，大气中的水汽含量随之上升，从而增大降水量。此外，海洋中有大量生物生长，不断进行太阳热能、水汽和CO2的传输、转换，而这些能量和物质都与气候变化密切相关。
以上三个因素中，天文因素是周期性的，海陆分布也是一个比较稳定的因素，而海洋过程则是一个常态化的活跃因素，因此，气候变化与海洋密切相关，用英国科学家克罗尔(J. Croll)的话来说，大洋环流提供了气候变化所需的物理机制[1]。
大洋环流与热能、水汽输送
海洋对于天气的影响，是不难感受到的。夏天，陆地比海洋升温快，于是陆地气流上升，海洋气流从低空进入，形成从海到陆的风，让沿海地方的人们感受到凉爽。
海洋对于气候的影响要稍复杂些。通过大气媒介，海洋使得气温、降水在各地分布得均匀一些。太阳辐射提供了海水长距离运动的主要动能。大洋环流有两种方式：一是热带海域水温升高、水位抬升，于是，水往低处流，低纬地区的水体向高纬地区运动;二是被阳光晒热和未晒热的海洋，造成两边大气密度的差异，引发大气运动，就产生了风，而风吹在海面上，也能使海水流动。
平面环流的方向在南北半球有别，这是地球自转造成的。大致以赤道为界，北半球的环流是顺时针方向的，而南半球的环流是逆时针方向的。在太平洋，赤道附近水流向西运动，我国东面的西太平洋水流向北运动(称为黑潮)，然后经由日本海岸、加拿大和美国东海岸返回赤道水域。大西洋也有类似的水流，其西部沿美国东海岸北上的水流称为墨西哥湾流(或简称湾流)。受黑潮和湾流影响的地方，其气候要比同纬度的地方暖和一些，比如日本海岸有着相对湿润温和的气候，英国南部虽地处北纬51度，却以常绿树为特征。降水方面，黑潮和湾流携带的水汽在沿程逐渐释放，到达大洋东边时，自北向南降水逐渐减少，因此在北半球的大陆西岸，从北到南逐渐变得干旱，从温哥华到西雅图、旧金山、洛杉矶，或者从英国到法国、西班牙、葡萄牙，都可看到这种现象。
大洋环流对气候变化的影响体现在热能、水体输送与大气的关系上，与前述的情况有所不同，此处针对的是靠近极地的区域[7]。极地区域最大的特点是接受的太阳能和向太空辐射损失的能量很不平衡，若无海洋的补偿，地表气温会很低。
海洋的影响是有多样性的。在“全球变暖”状态下，仅从热量输送的角度看，海洋给极地区域带来了额外的热能，似乎会进一步加剧变暖趋势，但深入的分析需要考虑以下两点。
首先是这部分热能对极地增暖起多大作用。假如这里的地面是裸露的土壤，地面增温将比较显著，而如果地面为冰雪，则阳光将被大量反射到太空。此外，冰雪地面还有一个作用，就是加大向太空的辐射，冰面温度虽然较低，但相对于外太空却是很高的，因而造成辐射损失。海洋传入额外的热能，是否会破坏冰雪覆盖的地面?要回答这个问题，还必须考虑海洋输入的水汽。纬度稍低处，水汽转化为降雨，但在极地区域，水汽转化的是降雪。在气候变暖的背景下，新降落的雪会在夏季全部融化，不过它却产生了一个新的作用，即减缓原有冰盖的融化。可以想象，如果没有新的降雪补充，原有冰盖的融化会快得多。
