導(dǎo)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(gè)人們印象里的冰雪世界,被科學(xué)家們稱為"全球氣候變化響應(yīng)和反饋?zhàn)蠲舾械牡貐^(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(yuǎn)的北極已經(jīng)與我們產(chǎn)生了并不遙遠(yuǎn)的關(guān)聯(lián)。但要真正剖析清楚這些關(guān)聯(lián),還有若干未解之謎。

精彩觀點(diǎn)

“近期極寒天氣或與北極海冰面積減少有關(guān)”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(shí)間發(fā)生了變化。

本期專家

陸龍驊:中國(guó)氣象科學(xué)研究院研究員
武炳義:中國(guó)氣象科學(xué)研究院研究員

訪談實(shí)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(shí)仿佛踏上布滿陷阱的危險(xiǎn)之地,連經(jīng)驗(yàn)豐富的老獵人也會(huì)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(dòng)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(shí),有時(shí)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(duì)全球變化的響應(yīng)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(xué)家的關(guān)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(yǔ)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(yù)知"、"不可控制"、和"謎一樣的明天"之意;正如當(dāng)初用西班牙語(yǔ)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(xué)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(cuò)綜復(fù)雜的環(huán)境變化有關(guān)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(huì)出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象仍是一個(gè)頗具爭(zhēng)議的課題。對(duì)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(yáng)光24 小時(shí)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(yáng)光,加劇氣溫變暖。陽(yáng)光被吸收得越多,北極大氣層就越稀薄,陽(yáng)光對(duì)北極冰面的照射更強(qiáng)烈。(來源:外灘畫報(bào) 《保護(hù)北極的因紐特女人》)

        氣象學(xué)界通常認(rèn)為,"尤娜謎"與北極大氣環(huán)流有關(guān),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(duì)北極的生態(tài)系統(tǒng)與人類社會(huì)產(chǎn)生很大的影響。國(guó)家氣候中心副主任武炳義對(duì)北極海冰減少的現(xiàn)象解釋說:"全球變暖導(dǎo)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(dǎo)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(jié)論則大不相同。比如有媒體報(bào)道,北極在歷史上至少出現(xiàn)過兩個(gè)“超級(jí)間冰期”,分別在距今40萬年前和距今110萬年前。在這兩個(gè)時(shí)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(jī)構(gòu)(JAMSTEC)研究證實(shí),北極冰川的迅速消融主要是由強(qiáng)勁的北極風(fēng)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(duì)于北極為何會(huì)出現(xiàn)明顯的氣溫上升和冰層融化并不關(guān)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(guān)注北極?!?A href="http://www.vtbcorp.com/climate/qhbhyw/01/1778505.shtml" target=_blank alt="北極海冰融化及其影響的幾個(gè)未解之謎">詳情】

二、北極變暖對(duì)全球氣候影響之謎

二、北極變暖對(duì)全球氣候影響之謎        除了北極熊,如今普通公眾對(duì)北極的冰蓋也有了更多了解和關(guān)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(guó)科學(xué)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(guó)國(guó)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(cè)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(dāng)于英國(guó)的10倍。

        面對(duì)北冰洋驚人的融冰速度,科學(xué)家倍感焦慮。美國(guó)《紐約時(shí)報(bào)》預(yù)測(cè),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(yù)測(cè),到2100年,厚度為2~3米的多年生北極海冰將會(huì)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(guó)北方,乃至北半球多國(guó)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(shí)生活產(chǎn)生了關(guān)聯(lián),甚至讓人產(chǎn)生類似電影《2012》中的天氣猜想。面對(duì)"為何今冬如此寒冷?"的疑問,中外一些氣象學(xué)家把成因之一歸結(jié)為北極海冰大面積融化。"海冰融化直接導(dǎo)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(huì)比冰凍時(shí)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(dòng)到西伯利亞地區(qū),導(dǎo)致了強(qiáng)降雪。"(摘自《海南日?qǐng)?bào)》,原標(biāo)題《全球變暖 今冬極寒》)
        中國(guó)氣象科學(xué)研究院研究員武炳義等氣候?qū)<乙舱J(rèn)為秋季北極某些海域海冰的減少對(duì)我國(guó)冬季氣溫偏低有促進(jìn)作用。武炳義在回復(fù)中國(guó)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(guān)系。研究表明,北極海冰范圍減小是影響東亞,及我國(guó)冬季氣候的主要因子之一。受全球氣候變暖影響,20世紀(jì)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(cè)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(tuán)向南侵襲,南下冷空氣活動(dòng)就越頻繁,容易導(dǎo)致我國(guó)冬季出現(xiàn)低溫嚴(yán)寒。實(shí)際上,近幾年?yáng)|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(guān)系。"

        不過中國(guó)氣象科學(xué)研究院的研究員陸龍驊認(rèn)為,當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)和媒體上所說的"北極海冰減少導(dǎo)致極端氣候 降雪和嚴(yán)寒頻發(fā)"、"近期極寒天氣或與北極海冰面積減少有關(guān)"、"北極海冰減少后果很嚴(yán)重、對(duì)全球氣候演變影響大"等并不十分確切。天氣和氣候是兩個(gè)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(yán)寒天氣的原因。

        陸龍驊研究員長(zhǎng)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(guó)氣象局基金、國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家科技攻關(guān)的多項(xiàng)研究工作,有11項(xiàng)研究成果獲省部級(jí)及以上科技獎(jiǎng)勵(lì)。

        "北極海冰融化肯定會(huì)對(duì)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(duì)太陽(yáng)輻射的反射就越少,吸收的熱量越多,氣候就會(huì)變得越暖,從而會(huì)使得海冰的消融加快;另一方面,海冰對(duì)海洋大氣間熱量交換有抑制作用,海冰的減少會(huì)使得太陽(yáng)輻射直接進(jìn)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(duì)氣候的影響十分重要,對(duì)北極以外地區(qū)的天氣和氣候也會(huì)有影響"。

        "但這是個(gè)很復(fù)雜的課題,不同區(qū)域的海冰對(duì)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(zāi)害關(guān)系密切,并沒有把整個(gè)北極海冰的融化和當(dāng)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(yán)寒的情況,相反有很多年我國(guó)冬季氣溫普遍偏高,也就是出現(xiàn)了俗稱的"暖冬。問題的關(guān)鍵是要看北極地區(qū)的哪里、在什么時(shí)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(guó)2008年春節(jié)前后發(fā)生的南方雨雪冰凍災(zāi)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(dǎo)致北極地區(qū)吸收熱量更多,從而形成更強(qiáng)的寒潮南下。其實(shí)對(duì)我國(guó)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(guó)北方。而2007/2008年冬季,我國(guó)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(cè)暖濕氣流和副熱帶高壓的關(guān)系,不能簡(jiǎn)單總結(jié)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(shí),南極海冰有增加的趨勢(shì)(圖2),如果"北極海冰減少導(dǎo)致極端氣候、降雪和嚴(yán)寒頻發(fā)"成立的話,在南半球就應(yīng)有相反的結(jié)果,而實(shí)際上此種情況并未出現(xiàn)。

 

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

        對(duì)于近兩年北半球寒潮頻發(fā)的原因,陸龍驊更愿意歸因?yàn)?北極濤動(dòng)"和極渦等大氣環(huán)流系統(tǒng)的異常。北極濤動(dòng)是大氣環(huán)流一個(gè)基本模態(tài),關(guān)鍵在于它的變化。北極濤動(dòng)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(dāng)冬季北極濤動(dòng)處于負(fù)位相時(shí)(圖3),冬季西伯利亞高壓和東亞冬季風(fēng)都偏強(qiáng),北半球出現(xiàn)寒潮的幾率更高。"負(fù)位相時(shí),北極地區(qū)地面氣壓轉(zhuǎn)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(kuò)散。這就導(dǎo)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(rèn),影響一個(gè)地區(qū)天氣、氣候變化的原因是十分復(fù)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(huì)出現(xiàn)"北極濤動(dòng)負(fù)位相"等,還是一個(gè)需要進(jìn)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(shí),南極海冰則有增加的趨勢(shì)(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(fù)雜的。" 【詳情

三、北極還可能發(fā)生什么?

        隨著媒體報(bào)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(biāo)志性動(dòng)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(guān)學(xué)者關(guān)心的兩大熱點(diǎn)問題。自上世紀(jì)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(qiáng)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(shí)間長(zhǎng)(數(shù)月)的特點(diǎn)。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(shí)臭氧的化學(xué)虧損基本上達(dá)到了出現(xiàn)"洞"的邊緣,這引起大家的關(guān)注。

        通常近地面和對(duì)流層大氣變暖時(shí),平流層大氣會(huì)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(shí)間更長(zhǎng),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(yán)重耗損都在向人類再次敲響警鐘。

        目前,前段時(shí)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(yuǎn)離,人們又會(huì)暫時(shí)忘卻北極那些事兒。然而科學(xué)家們對(duì)北極的科學(xué)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(shí)間的推移以及研究的深入,很多可以用來解釋過去一段時(shí)期內(nèi)海冰異??s減的觀點(diǎn)和結(jié)論,現(xiàn)在卻不足以應(yīng)對(duì)當(dāng)前海冰的變化狀況。有些科學(xué)家提出了這樣的疑問:“是不是我們正在經(jīng)歷一個(gè)全新的氣候變化階段?” 【詳情

結(jié)語(yǔ)

        當(dāng)前對(duì)北極乃至全球的氣候變化趨勢(shì)的研究還存在很多困難,要面對(duì)很多不確定因素。氣候變化的分析研究要從長(zhǎng)時(shí)間尺度去考慮,也許目前一些研究還存在爭(zhēng)論,也許對(duì)未來的結(jié)論還難以驗(yàn)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(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度來監(jiān)測(cè)和研究?jī)蓸O的變化及影響,加深對(duì)全球變化的認(rèn)識(shí),以便為應(yīng)對(duì)氣候變化和減災(zāi)防災(zāi)提供科學(xué)支持?!?/P>

往期回顧

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