北極海冰減少 影響的不僅僅是北極熊的家

海冰曾是北冰洋的“甲胄”，如今“甲胄”越來(lái)越薄、越來(lái)越軟，有些已變成“輕紗”。海冰變化不是孤立事件，而是一個(gè)能引發(fā)海洋和大氣一系列變化的導(dǎo)火索。

中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所高寒環(huán)境質(zhì)量與安全團(tuán)隊(duì)叢志遠(yuǎn)研究員與合作者研究發(fā)現(xiàn)，北極海冰減少加劇氣溶膠等污染物向青藏高原輸送，相關(guān)研究成果于8月31日在線發(fā)表于《自然-氣候變化》。近期，有關(guān)北極海冰減少的壞消息接二連三：加拿大現(xiàn)存最大、最完整的米爾恩冰架坍塌，格陵蘭島冰蓋加速融化且將不復(fù)存在，甚至有科學(xué)家預(yù)測(cè)15年內(nèi)北極海冰將消失。

北極海冰真的會(huì)越來(lái)越少甚至消失嗎?北極海冰減少究竟會(huì)帶來(lái)哪些影響?為此，記者采訪了相關(guān)專家。

本世紀(jì)中葉北極或?qū)o(wú)冰

氣候變化最明顯的跡象之一，就是北極海冰覆蓋范圍——海冰密集度超過(guò)15%的區(qū)域正在急劇縮小。9月是北極海冰覆蓋范圍最少的月份，自1979年有衛(wèi)星觀測(cè)記錄以來(lái)，北極9月份海冰在以每10年12.9%的速度減少。事實(shí)上，其他月份北極海冰覆蓋范圍也都呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。

“對(duì)未來(lái)北極海冰的預(yù)測(cè)，國(guó)際上主流觀點(diǎn)認(rèn)為本世紀(jì)中葉前，北極可能會(huì)出現(xiàn)無(wú)冰狀態(tài)，即海冰覆蓋范圍小于100萬(wàn)平方公里，但是如果不限制溫室氣體排放，北極無(wú)冰狀態(tài)出現(xiàn)的時(shí)間將會(huì)提前。”中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所宋米榮博士告訴科技日?qǐng)?bào)記者。

北極的變暖速度是全球變暖速度的2—3倍，北極的海冰正在不斷減少。冰齡超過(guò)4年的海冰被科學(xué)家稱為“多年冰”，研究表明，20世紀(jì)80年代，北極地區(qū)約有三分之一的海冰為多年冰，如今北冰洋的多年冰已經(jīng)近乎完全消失，取而代之的是每年會(huì)形成并完全融化的一年冰，它們將更容易在夏天融化，加劇海平面上升與溫室效應(yīng)。

與此同時(shí)，北極海冰的厚度也發(fā)生了明顯變化，以往北極夏天的平均冰層厚度為4.88米，到20世紀(jì)末只有2.75米左右，減少了43%。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，北極海冰的退縮速度大大超出人們的預(yù)期。

“照此下去，北極海冰在未來(lái)幾十年內(nèi)將完全消失。”宋米榮強(qiáng)調(diào)。

不久前，全球33家主要研究機(jī)構(gòu)提交了對(duì)今年9月北極海冰覆蓋面積的展望。其中，中科院大氣物理研究所大氣科學(xué)和地球流體力學(xué)數(shù)值模擬國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(LASG)提交的數(shù)值顯示，今年9月海冰面積將減少到380萬(wàn)平方公里，這將是有觀測(cè)記錄以來(lái)海冰面積第二小值，僅大于2012年創(chuàng)紀(jì)錄的357萬(wàn)平方公里。

精準(zhǔn)預(yù)測(cè)還有很高難度

海冰面積是對(duì)海洋上海冰覆蓋區(qū)域的一種度量，海冰存在較高的反射率，能夠?qū)⒋蟛糠值奶?yáng)輻射反射出去，使極地維持一個(gè)冷源的狀態(tài)，而海冰面積的大小則能反映出進(jìn)入地球系統(tǒng)的太陽(yáng)輻射的多少。

科學(xué)家之所以高度關(guān)注北極海冰，是因?yàn)樗淖兓粌H對(duì)局地氣候有顯著影響，而且對(duì)全球的大氣、海洋系統(tǒng)都有持續(xù)影響。更重要的是，極地海冰和氣候變化對(duì)中高緯度地區(qū)的氣候，特別是我國(guó)氣候產(chǎn)生的影響十分顯著。

為了精準(zhǔn)預(yù)測(cè)北極海冰的覆蓋面積，科學(xué)家操碎了心。

中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所研究員劉驥平表示，目前北極海冰預(yù)測(cè)變得越來(lái)越重要，基于現(xiàn)有的預(yù)測(cè)手段和技術(shù)來(lái)看，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)海冰的難度非常高。

劉驥平說(shuō)，一個(gè)重要的手段是通過(guò)建立數(shù)值模式來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)，這需要利用歷史海冰、大氣和海洋數(shù)據(jù)建立統(tǒng)計(jì)模型，用來(lái)預(yù)測(cè)海冰密集度、海冰厚度等的空間分布。劉驥平課題組就研發(fā)了一個(gè)北極海冰數(shù)值預(yù)測(cè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)可以利用大氣—海冰—海洋的全耦合的北極區(qū)域數(shù)值預(yù)報(bào)模型進(jìn)行海冰預(yù)測(cè)，最新預(yù)測(cè)的結(jié)果是今年9月北極海冰范圍最小值是436萬(wàn)平方公里。

另外，衛(wèi)星觀測(cè)目前是北極海冰監(jiān)測(cè)的最重要的手段。“在衛(wèi)星每天幾次越過(guò)極地地區(qū)的時(shí)候，衛(wèi)星上的高級(jí)微波掃描輻射計(jì)、特殊傳感器微波成像儀收集數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)形成的圖像進(jìn)行分析反演，可以得到極地海冰密集度的分布，進(jìn)而計(jì)算得到海冰面積。”宋米榮說(shuō)。

劉驥平介紹說(shuō)，衛(wèi)星遙感具有大尺度、實(shí)時(shí)與連續(xù)觀測(cè)的特點(diǎn)，高分辨率的衛(wèi)星，其分辨率能夠達(dá)到幾百米，這樣能夠幫助研究人員看到海冰的形態(tài)演變狀況，可以為數(shù)值模型提供更準(zhǔn)確、更合理的海冰初始條件，進(jìn)而減小數(shù)值模型的模擬偏差，提高北極海冰的預(yù)測(cè)能力。

但同時(shí)，高分辨率衛(wèi)星遙感在極地只能比較好地觀測(cè)到海冰覆蓋情況，云層覆蓋使得高分辨率可見(jiàn)光和近紅外衛(wèi)星遙感大打折扣，對(duì)海冰厚度和其他狀態(tài)的估算有比較大的誤差。

海冰減少將引發(fā)一系列變化

全球變暖無(wú)疑在北極海冰的減少中扮演著至關(guān)重要的角色。然而據(jù)研究，引起北極海冰變化的原因除了全球變暖以外，還有以下因素：北極陸地冰川融化導(dǎo)致徑流加大，使北極結(jié)冰量受到顯著影響;來(lái)自大西洋的暖水溫度和流量變化對(duì)北極海冰影響很大;來(lái)自太平洋的海水溫度較高，影響北極夏季海冰融化;北極某些區(qū)域的風(fēng)力趨于減弱，顯著影響海冰輸出，對(duì)北冰洋總體冰量產(chǎn)生影響。

海冰曾是北冰洋的“甲胄”，如今“甲胄”越來(lái)越薄、越來(lái)越軟，有些已變成“輕紗”。海冰變化不是孤立事件，而是一個(gè)導(dǎo)火索，能引發(fā)海洋和大氣的一系列變化，進(jìn)而會(huì)深遠(yuǎn)地影響高寒地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)、海岸線穩(wěn)定與人居環(huán)境，與此同時(shí)，也將進(jìn)一步作用于全球氣候系統(tǒng)，影響極端事件的強(qiáng)度和頻次。

在宋米榮看來(lái)，北極海冰的減少，將直接影響極地的生態(tài)環(huán)境。在海冰的底部有特定的藻類和細(xì)菌生長(zhǎng)，為浮游生物提供食物，浮游生物又喂養(yǎng)了較大的動(dòng)物。海冰的減少特別是夏季出現(xiàn)更多的開(kāi)闊水域，將造成浮游生物大幅減少，進(jìn)而影響以浮游生物為食的動(dòng)物。此外，北極熊、海豹、海象等正在喪失棲息地，被迫向北移動(dòng)，而一些新的物種如北大西洋鱈魚和頂級(jí)捕食者鯨魚等則因?yàn)闆](méi)有海冰覆蓋而遷入，使極地的生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化。

如果北極海冰完全消失，除了極地的生態(tài)環(huán)境被改變外，也會(huì)破壞全球海洋環(huán)流，對(duì)極地和全球天氣氣候系統(tǒng)產(chǎn)生影響，北極永久凍土里凍結(jié)的溫室氣體可能被釋放，加劇北極的變暖。研究表明，北極變化與中國(guó)極端高溫、極端低溫、強(qiáng)降水、暴雪、霾日數(shù)，以及歐洲的高溫?zé)崂?，歐亞大陸北部冬季變冷趨勢(shì)，美國(guó)東北部暴風(fēng)雪等密切相關(guān)。比如，在北極加速變暖的階段，美國(guó)東北部發(fā)生強(qiáng)暴風(fēng)雪的城市數(shù)量明顯增加。

此外，北極加速變暖還會(huì)導(dǎo)致格陵蘭冰蓋進(jìn)一步融化，引起海平面上升，海水會(huì)向內(nèi)陸倒灌使得鹽土向內(nèi)陸擴(kuò)展，從而導(dǎo)致土地鹽漬化和沼澤化，靠近沿海地區(qū)的種植面積會(huì)因此急劇減少，造成糧食產(chǎn)量下降。

因此，在人口密集的北半球中低緯度地區(qū)，越來(lái)越頻繁的極端天氣氣候事件，將對(duì)人類生命和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成直接挑戰(zhàn)。

可能的利好是，太平洋與大西洋之間通過(guò)北冰洋的航線將變得頻繁。隨著全球氣候變暖，北極海冰不斷融化，讓北極航道逐漸具備通航可能性。北極航道主要包括俄羅斯沿岸的東北航道、穿越北冰洋中央公海海域的中央航道和途經(jīng)加拿大北部北極群島的西北航道。東北航道是目前主要通航的路線，近年來(lái)，我國(guó)已試航成功的集裝箱船走的就是東北航道。

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