導讀

你知道全球變暖最明顯的地區(qū)是哪里么?答案是:北極。這個人們印象里的冰雪世界,被科學家們稱為"全球氣候變化響應和反饋最敏感的地區(qū)之一",這里近30年平均氣溫上升速度是全球氣溫上升速度的2倍。在氣候變化背景下,遙遠的北極已經(jīng)與我們產(chǎn)生了并不遙遠的關聯(lián)。但要真正剖析清楚這些關聯(lián),還有若干未解之謎。

精彩觀點

“近期極寒天氣或與北極海冰面積減少有關”等說法并不十分確切。北極海冰是一直在融化和減少,但前些年沒有出現(xiàn)北半球寒潮頻發(fā)的情況。具體要看北極哪里、在什么時間發(fā)生了變化。

本期專家

陸龍驊:中國氣象科學研究院研究員
武炳義:中國氣象科學研究院研究員

訪談實錄

一、北極變暖之謎--“尤娜謎”

        沒有誰能比北極地區(qū)的土著居民--因紐特人更能感受到這里變暖的變化了:越來越薄的冰層,讓他們狩獵時仿佛踏上布滿陷阱的危險之地,連經(jīng)驗豐富的老獵人也會掉到冰窟窿里,總是有人因此喪命;由于冰層融化,狩獵季節(jié)變短,傳統(tǒng)文化面臨瓦解;北極熊的食物越來越少,性格也越來越暴躁,出現(xiàn)了主動攻擊人類的事件;也有人發(fā)現(xiàn)通常以海豹為主食的北極熊在海冰融化、食物匱乏時,有時居然開始潛水捕魚、吃海帶和找鳥蛋吃了……

        北極是全球氣候變化最激烈的地區(qū)之一,其對全球變化的響應和影響主要體現(xiàn)在大氣、海洋、海冰和環(huán)流的變異。最近幾十年北極地區(qū)發(fā)生了被稱之為尤娜謎(Unaami)的近400年來最快速的變化(右圖),引起全球科學家的關注。
一、北極變暖之謎--“尤娜謎”
        "尤娜謎"一詞在北極因紐特(yup'ik)語中的意思為"明天"。將北極氣候環(huán)境的快速變化稱之為"明天",有"不可預知"、"不可控制"、和"謎一樣的明天"之意;正如當初用西班牙語言"圣嬰"("厄爾尼諾"El Nino)來命名南美西海岸東太平洋海水的異常增暖現(xiàn)象一樣,引起了人們的廣泛注意??茖W家將"尤娜謎"界定為:近期正在發(fā)生的十年尺度的,與北極及鄰近地區(qū)錯綜復雜的環(huán)境變化有關的綜合現(xiàn)象。這些變化主要表現(xiàn)為:海冰范圍和厚度持續(xù)減少;升溫明顯;凍土層消融等等。

        雖然北極地區(qū)發(fā)生的快速變化有目共睹,證據(jù)確鑿,但至于為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象仍是一個頗具爭議的課題。對此,因紐特人自己的解釋是:北極地區(qū)比其他地方接受到更多的日照,每年的5 - 8 月是這里的極晝,陽光24 小時照射在90%的冰面上。原本被冰層覆蓋的洋面融化,而融化后的洋面能吸收更多的太陽光,加劇氣溫變暖。陽光被吸收得越多,北極大氣層就越稀薄,陽光對北極冰面的照射更強烈。(來源:外灘畫報 《保護北極的因紐特女人》)

        氣象學界通常認為,"尤娜謎"與北極大氣環(huán)流有關,是氣候變化的組成部分,它通過氣候系統(tǒng)中大氣、海洋、陸地、冰雪和生物各圈層的相互作用,在氣候變化中扮演重要角色,它的變化對北極的生態(tài)系統(tǒng)與人類社會產(chǎn)生很大的影響。國家氣候中心副主任武炳義對北極海冰減少的現(xiàn)象解釋說:"全球變暖導致北極地區(qū)的氣溫升高,并且北極氣溫的升高幅度要高于全球平均水平。除大氣環(huán)流輸送熱量到北極以外,北大西洋和北太平洋海水流入北冰洋也是造成北極增暖、北極海冰范圍和厚度減少的重要原因。特別是北大西洋暖水流入,是導致巴倫支海-喀拉海海冰范圍偏少的重要原因之一。"

        而有些研究結論則大不相同。比如有媒體報道,北極在歷史上至少出現(xiàn)過兩個“超級間冰期”,分別在距今40萬年前和距今110萬年前。在這兩個時期,格陵蘭島冰蓋可能全部融化。還有媒體發(fā)文稱,日本海洋研究與開發(fā)機構(JAMSTEC)研究證實,北極冰川的迅速消融主要是由強勁的北極風引起的,全球氣候變暖在這方面所起的作用并沒有人們想象的那么大。

        也許普通公眾對于北極為何會出現(xiàn)明顯的氣溫上升和冰層融化并不關心,但近兩年出現(xiàn)的極端天氣卻讓北半球的人們不得不去關注北極?!?A href="http://www.fordfamilydentistry.com/climate/qhbhyw/01/1778505.shtml" target=_blank alt="北極海冰融化及其影響的幾個未解之謎">詳情】

二、北極變暖對全球氣候影響之謎

二、北極變暖對全球氣候影響之謎        除了北極熊,如今普通公眾對北極的冰蓋也有了更多了解和關注,特別是2012年的一則北極海冰面積再創(chuàng)新低的新聞:8月27日,美國科學家宣布,北冰洋海冰面積已下降至410萬平方公里,創(chuàng)下歷史最低值。據(jù)美國國家冰雪數(shù)據(jù)中心最新數(shù)據(jù)顯示,一星期以來,北冰洋海冰面積縮小了50萬平方公里,已降到410萬平方公里,創(chuàng)下30多年衛(wèi)星觀測史上的最低值,比1979年至2000年的最低均值少247萬平方公里,縮小的面積相當于英國的10倍。

        面對北冰洋驚人的融冰速度,科學家倍感焦慮。美國《紐約時報》預測,北冰洋夏季海冰將在2020年前徹底消失,成為一片"無冰洋";也有人預測,到2100年,厚度為2~3米的多年生北極海冰將會消失。

        北極海冰減少,最初似乎只是增加了氣候變暖的例證,或者讓一些盼望通航條件更便利、以便開發(fā)北極資源人高興。然而接連幾年冬、春的低溫、冷害,特別是去年12月入冬以來,我國北方,乃至北半球多國出現(xiàn)低溫、暴雪等極端天氣事件,卻讓北極海冰出現(xiàn)新低的新聞一下子和我們的現(xiàn)實生活產(chǎn)生了關聯(lián),甚至讓人產(chǎn)生類似電影《2012》中的天氣猜想。面對"為何今冬如此寒冷?"的疑問,中外一些氣象學家把成因之一歸結為北極海冰大面積融化。"海冰融化直接導致北極海域裸露出了大片的水域。深色系的海水顯然比雪白的海冰更加吸熱,因此北極海域上空的空氣也變得更加溫暖。裸露的水域會比冰凍時蒸發(fā)更快,而溫暖的空氣也能藏匿更多水分。富含水分的空氣移動到西伯利亞地區(qū),導致了強降雪。"(摘自《海南日報》,原標題《全球變暖 今冬極寒》)
        中國氣象科學研究院研究員武炳義等氣候專家也認為秋季北極某些海域海冰的減少對我國冬季氣溫偏低有促進作用。武炳義在回復中國天氣網(wǎng)記者提問的郵件中寫道:"2011/2012冬季,以及2012年至今的低溫與北極海冰異常偏少有關系。研究表明,北極海冰范圍減小是影響東亞,及我國冬季氣候的主要因子之一。受全球氣候變暖影響,20世紀90年代后期以來,夏季北極海冰融化加劇,2012年9月,北極海冰范圍下降至1979年有衛(wèi)星觀測記錄以來的最低值。北極海冰范圍越小,越有利于極地冷氣團向南侵襲,南下冷空氣活動就越頻繁,容易導致我國冬季出現(xiàn)低溫嚴寒。實際上,近幾年東亞地區(qū)冬季的低溫均與秋-冬季節(jié)北極海冰的異常偏少有關系。"

        不過中國氣象科學研究院的研究員陸龍驊認為,當前網(wǎng)絡和媒體上所說的"北極海冰減少導致極端氣候 降雪和嚴寒頻發(fā)"、"近期極寒天氣或與北極海冰面積減少有關"、"北極海冰減少后果很嚴重、對全球氣候演變影響大"等并不十分確切。天氣和氣候是兩個不同的概念,從氣候上來說,近幾十年來,北極海冰一直在減少,在此背景下北半球既有"寒冬"也有"暖冬",并不能用此來解釋近兩年北半球某些地區(qū)出現(xiàn)的嚴寒天氣的原因。

        陸龍驊研究員長期從事青藏高原氣象、極地氣象與全球變化等方面研究。曾6次赴青藏高原、2次赴南極地區(qū)、3次赴北極地區(qū)考察。主持或參加了中國氣象局基金、國家自然科學基金和國家科技攻關的多項研究工作,有11項研究成果獲省部級及以上科技獎勵。

        "北極海冰融化肯定會對全球氣候產(chǎn)生影響,一方面是兩者相互作用的反饋過程:極地海冰覆蓋面積越小,地球表面對太陽輻射的反射就越少,吸收的熱量越多,氣候就會變得越暖,從而會使得海冰的消融加快;另一方面,海冰對海洋大氣間熱量交換有抑制作用,海冰的減少會使得太陽輻射直接進入海水,有利于海水吸收熱量,加劇海洋和大氣間的熱量交換;此外,海冰生消所產(chǎn)生的潛熱變化也很大。所以說,海冰面積的變化對氣候的影響十分重要,對北極以外地區(qū)的天氣和氣候也會有影響"。

        "但這是個很復雜的課題,不同區(qū)域的海冰對大氣環(huán)流和天氣、氣候的影響也不同。武炳義等人的研究表明,秋季北極某些地區(qū)海冰異常偏少與"冷冬"災害關系密切,并沒有把整個北極海冰的融化和當前的天氣或氣候聯(lián)系起來。近幾十年來,北極海冰是一直在融化和減少,但前些年沒有出現(xiàn)北半球寒潮頻發(fā),局部嚴寒的情況,相反有很多年我國冬季氣溫普遍偏高,也就是出現(xiàn)了俗稱的"暖冬。問題的關鍵是要看北極地區(qū)的哪里、在什么時間發(fā)生了變化,不能籠統(tǒng)一概而論。"

        有人分析說,北極海冰曾經(jīng)在2007年9月出現(xiàn)歷史次低值,而我國2008年春節(jié)前后發(fā)生的南方雨雪冰凍災害也是海冰減少造成的。陸龍驊說:"他們的理論是海冰融化導致北極地區(qū)吸收熱量更多,從而形成更強的寒潮南下。其實對我國產(chǎn)生影響的北極高壓,或者說西伯利亞冷高壓,最直接影響的區(qū)域是我國北方。而2007/2008年冬季,我國北方并沒有大范圍出現(xiàn)寒潮和降雪。2008年那次南方雨雪冰凍天氣除了北方冷空氣的因素,還有青藏高原南側暖濕氣流和副熱帶高壓的關系,不能簡單總結為受海冰融化影響。"更何況近幾十年來,在北極海冰融化、面積減少的同時,南極海冰有增加的趨勢(圖2),如果"北極海冰減少導致極端氣候、降雪和嚴寒頻發(fā)"成立的話,在南半球就應有相反的結果,而實際上此種情況并未出現(xiàn)。

 

 
                    圖2 南北極海冰面積變化趨勢                  圖3  北極濤動低位相的影響 (IPCC,2007)

        對于近兩年北半球寒潮頻發(fā)的原因,陸龍驊更愿意歸因為"北極濤動"和極渦等大氣環(huán)流系統(tǒng)的異常。北極濤動是大氣環(huán)流一個基本模態(tài),關鍵在于它的變化。北極濤動表示的是北極及其外圍地區(qū)氣壓反相振蕩(此消彼漲的蹺蹺板)的現(xiàn)象,在北極地面為冷高壓,高空為繞極渦旋。當冬季北極濤動處于負位相時(圖3),冬季西伯利亞高壓和東亞冬季風都偏強,北半球出現(xiàn)寒潮的幾率更高。"負位相時,北極地區(qū)地面氣壓轉為偏高,冷空氣在此堆積,而北極以外中緯度地區(qū)氣壓偏低,有利于冷空氣從極地向低壓地區(qū)擴散。這就導致了北半球大范圍異常寒潮天氣的頻繁爆發(fā)。"

         但他也承認,影響一個地區(qū)天氣、氣候變化的原因是十分復雜的,既有自然因素,也有人為因素,通常這兩種因素又是很難區(qū)分的,大氣環(huán)流異常只是一種表象,至于為什么會出現(xiàn)"北極濤動負位相"等,還是一個需要進一步研究的問題。

        他還提到,不能說起全球變暖問題,就想到極地海冰融化。近幾十年來兩極海冰和溫度的變化都不盡相同。"近幾十年來在北極海冰融化、面積減少的同時,南極海冰則有增加的趨勢(圖2);北極氣溫整體一直在升高,南極增溫最厲害的是在西南極,也就是靠近南美大陸的南極半島地區(qū),而在南極大陸主體(東南極),溫度并沒有明顯升高,甚至有些地方還在降低。所以不能講到南極就想到冰蓋崩塌的景象。有崩塌的,比如在西南極,但這種情況在東南極并沒有出現(xiàn)。在西南極,冰蓋是不穩(wěn)定的,在消融,在東南極,是穩(wěn)定的,有些還在增加。情況是很復雜的。" 【詳情

三、北極還可能發(fā)生什么?

        隨著媒體報道的增多,現(xiàn)在很多人都知道在北極世代居住的人們,以及北極的標志性動物——北極熊所面臨的生存困境。然而,還有些被普通民眾忽略的現(xiàn)象繼續(xù)發(fā)生并惡化著,比如臭氧減少的問題。全球變暖和臭氧層減薄是相關學者關心的兩大熱點問題。自上世紀70年代末以來,南極春季都出現(xiàn)了被稱之為南極臭氧洞的,由人為氯化物和溴化物與該地區(qū)特定氣象條件共同造成的,非常強的臭氧層損耗。它有數(shù)值低(小于220陶普森單位)、低值區(qū)范圍大(數(shù)百萬平方Km)、持續(xù)時間長(數(shù)月)的特點。雖目前除南極外,北極并未出現(xiàn)臭氧洞。但1997年和2011年春,北極驚現(xiàn)空前的臭氧低值區(qū),此時臭氧的化學虧損基本上達到了出現(xiàn)"洞"的邊緣,這引起大家的關注。

        通常近地面和對流層大氣變暖時,平流層大氣會變冷。如果由于氣候變化,使北極春季平流層溫度更低,低溫持續(xù)時間更長,那么在極端情況下,真
三、北極還可能發(fā)生什么?
正出現(xiàn)北極臭氧洞的可能性也不能排除。南極臭氧洞和北極臭氧嚴重耗損都在向人類再次敲響警鐘。

        目前,前段時間的氣溫偏低、多地雨雪的狀況已經(jīng)明顯改觀,北方晴朗溫暖,南方也逐漸告別陰雨霧霾。也許隨著寒潮天氣的遠離,人們又會暫時忘卻北極那些事兒。然而科學家們對北極的科學研究從未停止,而且更加急迫。

        早在2007年,北極海冰出現(xiàn)第一次歷史最低值不久,極地研究專家就在迫切地尋求著成因與解釋,但"隨著時間的推移以及研究的深入,很多可以用來解釋過去一段時期內(nèi)海冰異??s減的觀點和結論,現(xiàn)在卻不足以應對當前海冰的變化狀況。有些科學家提出了這樣的疑問:“是不是我們正在經(jīng)歷一個全新的氣候變化階段?” 【詳情

結語

        當前對北極乃至全球的氣候變化趨勢的研究還存在很多困難,要面對很多不確定因素。氣候變化的分析研究要從長時間尺度去考慮,也許目前一些研究還存在爭論,也許對未來的結論還難以驗證,但正如陸龍驊研究員說的那樣:“最重要的是我們現(xiàn)在要以科學嚴謹?shù)膽B(tài)度來監(jiān)測和研究兩極的變化及影響,加深對全球變化的認識,以便為應對氣候變化和減災防災提供科學支持。”

往期回顧

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