北极海冰正在变薄

2018-03-02曾欣然

大自然探索 2018年1期

曾欣然

北极的海冰一年四季正在悄然变化着，海冰覆盖的总面积呈逐年减少之势。这有可能是数百万年来我们星球发生的最为深刻的改变。

在我们地球的顶点——北极，改变正在悄然地发生：春季快速跳过，这成为北极年度循环的一个关键时刻。北极的海冰覆盖面积每一年都在3月达到它的最大值，然后随着温度的升高而逐渐融化缩小。

但是，情况正在发生改变。由于全球变暖，北极海冰覆盖的总面积呈逐年减小之势，如今北极的一年四季，跟以前相比已面目全非。过去，当北极海冰覆盖面积达到一年的最大值时，人们放眼看去，海冰一望无际，如果这时踩在海冰上面，那就如同站在坚实的大陆上。而今，北极海冰却已变得异常薄弱。最近，北极海冰覆盖面积在海冰最大值的3月连续三年创下有史以来的同期最低记录。甚至2月份的北极气温就升到了冰点以上。

这些都是已经出现的新北极的特征。这有可能是数百万年来我们星球发生的最为深刻的改变。而且，北极的这个改变还会影响到地球的其他部分。甚或，北冰洋在不久后的某个夏天，会成为被没有冰雪的大陆所围绕着的“无冰”海洋。

确实，我们处在北极的一个全新时代。下面，就让我们一起来到北极，看看北极海冰一年的演化嬗变，看看北极有着怎样的四季吧！

冬季

北极海冰的面积和厚度都在减小。

位于挪威斯瓦尔巴群岛的新奥勒松小镇是北极地区国际科学研究和环境监测中心，也是地球上最北端的人类永久居住地。在这里，太阳在10月的最后一个星期从地平线隐没后，就要等到来年的2月中旬才会再度升起。太阳不见了，极夜的温度直线暴跌，海冰开始在黑色的海面生成，并逐渐成为覆盖其上的漂浮冰架。冬天已然来临。

根据有关的历史记录，在北极，那些即使在夏天海冰也不会解冻的地带，冰的厚度通常可以达到5米，而冬季还要更厚。但现在情况发生了改变。来自德国的科学家在2016年10月的一次科考中發现，在卫星能够观测的区域里，所有的冰盖在大多数时间都是由破碎的浮冰构成的。即使在这些海冰封冻后，那冰层也太薄了，以致常常可以一眼就看透冰层。由于蜂窝冰会导致测量误差，卫星不能以足够高的分辨率显示北极表面破碎浮冰的情况，这就意味着许多关于冰盖的统计数据都低估了正在发生着的变化。

冬季的到来并未使情况随之改善。2016年11～12月的一股热浪将北极的某些区域的温度抬升至-7℃，这比过去30年的平均温度高了15℃。由此带来的影响显而易见。美国国家冰雪数据中心收集的卫星数据显示：这年冬天海冰的增长速度有时慢得离谱，甚至在11月和12月，冰盖面积在本该增长的季节有两次不仅未增长反而在减少；同时，海冰的厚度也在变薄。2016年末的热浪意味着现在北极冰盖的体积比有记录以来的任何一个冬天都要小。

暖冬造成的影响可能是长期的。单薄的破碎浮冰更是不可能挺过夏季冰融，这也就难以形成持续的多年冻结的冰层。30年前，在冬季冰盖面积达到最大时，有45%的冰是多年冰，而在2016年3月，这一数值仅为22%。2017年的冬天也是同样的极端情况。

英国伦敦大学的科学家对此忧心忡忡：“现在我们使用的气候模式不能够很准确地预测出该地区我们所看到的冰层减少的规模，实际上冰层减少的规模比气候模式给出的结果基本上快了接近30年。”其中一个原因可能是由于全球变暖所引起的海冰流失正在被自然变暖（与气候变化和化石燃料使用无关）的年代际气候周期所放大。当然，我们的模式中也没有恰当地模拟出由于全球变暖所造成的局地天气改变，以及风浪破碎海冰的物理效应。

地面上的极端情形也是很清晰的。在2017年的3月7日，北极冰盖达到了它该年的最大值，但也仅有1442万平方千米，这是38年来卫星记录中同期数值的最小值。

春季

随着冰雪的消失，海洋对太阳辐射的反射几乎消失殆尽。

春天，北极地区年度的阳光回归触发了一连串的事件。阳光加热了空气，并使得冰雪开始融化，成片浮冰之间的缝隙开始变大。海洋表面的温度也开始升高。

在冰层下，一条特殊的食物链悄然启动：随着光线的渗入，进行光合作用的藻类开始在冰层里细小的缝隙中生长，从而为微小的甲壳类动物提供了食物，这些甲壳类动物正好又成为小型鱼类的大餐。在冰层上，北极熊从冬眠中苏醒，并出来寻猎海豹。与此同时，鲸鱼们则在冰层间不断扩大的缝隙中游动……

春季回归的阳光也凸显了一种新北极影响其南面地区的重要途径：我们正在失去一面帮助地球降温的反射镜——白色的冰雪。通常，白色的冰雪能将太阳辐射的85%反射到太空中，而黝黑的海洋则仅能反射太阳辐射的10%。可以说，随着冰雪的消失，海洋对太阳辐射的反射几乎消失殆尽。

为了计算出由于北极表面由白色变为黑色而多吸收了多少太阳热能，科学家们将注意力转向了卫星资料。研究发现，与1979年相比，如今北极每平方米多吸收了热量6.4瓦特。研究人员还将此与同期的二氧化碳造成的变暖效应做了比较，他们发现：消失的海冰给全球带来的变暖效应，相当于全球二氧化碳水平上升所带来的变暖效应的25%。这就是在过去的半个世纪里北极地区的平均变暖速度是整个地球的2倍多的主要原因。

不仅仅是海冰正在消失，北极陆地上的冰雪也正在消失。裸露的苔原只能反射20%的太阳光线。因此有海洋物理学家警告道：现在，与400万平方千米消失的海冰相比，在仲夏季节由于雪线消退又增加裸露的苔原达600万平方千米。实际上，冰雪消失后的大块深色土地的变暖效应可能与海冰消失的影响同样大，北极正在大规模地放大全球变暖效应。endprint

占据海洋

据美国地质调查所估计，全球30%的未探明的天然气储量可能在此区域。

无冰的北极水域也可能使从中国到欧洲的货物运输时间减半。

脆弱的冰

冰盖的平均厚度已经大大减少了。这是个令人担忧的问题，因为较厚的冰盖通常可以在夏季融冰时保留下来，而更薄的冰盖却不能。

2016年9月和2007年9月是有记录以来夏季海冰覆盖面积并列第二低的两年。最古老、最厚的冰层曾经延伸到了北冰洋的大部分区域，现在却主要停留在加拿大和格陵兰岛的上部区域。

夏季

冰雪消融，海水升温，北大西洋的生物正在向北迁移。

相比过去，现在北极的夏天更加葱郁，更加生机勃勃。自1979年以来，6月份的平均积雪面积已经减少了58%，更多的苔原有更长时间暴露在天穹之下。有科学家统计，自1982年以来，苔原上的植物数量已经增加了20%。木本灌木正大肆蔓延，这可是以牺牲更独特的本地植物（如地衣）为代价的，而地衣等植物是驯鹿的重要食物来源。

海岸线也发生了改变。海浪正冲击着原来由海冰保护着的海岸线。在波弗特海沿岸，冲蚀率在过去半个世纪里翻了一番，达到了平均每年14米。

但从另一个方面来说，冻土地带的绿化也是一个好消息。它可以从大气中吸收二氧化碳，这有助于延缓全球变暖的进程。但很多人预测，这种积极的作用，很快就会被陆地上永久冻土融化过程中释放出的甲烷以及海洋沉积物中释放出来的甲烷所抵消。冰冻的北极蕴藏着大约1.5万亿吨的有机碳，是大气中二氧化碳总量的两倍多。在有争议的世界末日情节中，大量的温室气体可能会被释放到大气中，从而使全球的温度进一步上升1℃甚至更多。

与此同时，科学家发现：北极具有丰富的生命。2016年科学家在距离北极点400千米的北冰洋中脊水下峰Karasik海底山脉进行了一次探险，记录到了世界上已知的最北端的珊瑚。北冰洋是一片巨大的未被探索的海域，科学家被他们所看见的北极的多样性生物震惊了：在长达1米有几百年历史的巨大球状海绵中间，还有白海星、蓝蜗牛、红蟹和棕蛤蚌等。科学家们担心，这些生物有可能在还没有被充分了解甚至没有被发现以前就已经灭绝了。因为无冰的北极将是一个非常不同的环境，会产生与其他地方大不相同的生物和生存方式。2017年来已经发现大量海狮聚集在楚科奇海的阿拉斯加和西伯利亚沿岸的陆地上栖息，因为它们通常狩猎用的海冰已经消失了。这种行为导致了陆地上的过度拥挤，而踩踏事件对小海狮来说是致命的危险，同时这也导致了食物短缺。

不仅仅是动物的行为发生了改变，冰层消融和海水升温，也让我们可以期待出现一个生物的富饶之地。据美国国家海洋和大气管理局的数据，2016年斯堪的纳维亚北部的巴伦支海的生物量已经比2003～2015年的平均水平高出了19%，这可能会是北冰洋生物产量预计增长70%的开始。因为开放水域的增加，浮游植物作为海洋食物链的基础，其数量自1998年以来已经增加了20%。

除此之外，大西洋的生物被更丰富的食物和更温暖的海洋所吸引，正在向北迁移。有人称这种现象为北冰洋的“大西洋化”。科学家最近在北纬85°的一次探险中，在距北极极点仅100千米的地方发现了黑线鳕。这种鱼是一种主要生活在北大西洋的物种，一般来说它们不会游到比斯瓦尔巴特群岛更北的地方去。另外，在加拿大的北部群岛，外来物种虎鲸捕猎了当地的独角鲸。

秋季

一个“无冰”的9月可能出现在不久的将来？

9月是北极的年度周期中的第二个转折点：出现海冰覆盖范围最小值，并且在不远将来的某一天，可能会出现一个里程碑事件。

这是一年里这样的一个节点：在冬季正式开始、新的循环重新开始之前的几天里，海冰的覆盖范围持续减小。2016年9月的海冰覆盖面积最小值是414萬平方千米，这是自有记录以来与2007年并列第二低，仅次于历史最低值：2012年的339万平方千米。

这种海冰面积缩小的趋势是确定不移的。并且，根据最悲观的气候研究员们的说法，出现一个无冰的9月也就是几年之后的事情了。有人曾做出最极端的预测：第一个无冰的夏季会出现在2017年或者2018年。值得注意的是，科学家们认同的所谓 “无冰”，事实上是留出了100万平方千米冰层作余地的，这些冰大部分都覆盖在所在区域的错综复杂的海岸线上，存在于冰层最厚的加拿大群岛内部。

在实践中，很多因素——包括每年温度的自然变化，都使得科学家们很难精确地预测出第一个无冰的夏天会出现在哪一年。2016年发表的一项研究估计，任何预测都会有大约25年的误差。考虑到这一点，科学家们估计，如果温室气体的排放量依然保持在很高的水平，那么第一个无冰的夏季可能会在15年到36年以后出现。如果我们减少排放的话，这个时间可能会再推迟10年。就全球而言，人类平均每年排放350亿吨的二氧化碳。每排放1吨二氧化碳，就有3平方米的北极夏季海冰消失。按照这样的速度，北极的夏季冰盖将在2046年消失。

有什么办法可以拯救北极的冰层吗？有人认为，只有实现2015年巴黎协定里雄心勃勃的目标，才有可能阻止全球变暖，也就是说，将全球变暖的升温控制在1.5℃以内（而不仅仅是2.0℃），才能为拯救北极的冰层提供一个机会。有人担心，该区域很快就会超过一个阈值，在这种情况下，反射性冰层的减少所引起的变暖效应就足以融化掉剩下的冰层。这个进程将会是不可逆转的，并且可能引发这一结果：无论我们对排放做出怎样的努力，全球都将继续变暖。endprint

很多人认为，融化的北极是气候变化的主要的受害者。不久的将来，当冰盖消失的速度超过预期时，会有一个新的北极诞生。固然，这时无冰的北极水域有可能使货物运输时间减半（比如从中国到欧洲）。然而，我们必须懂得，一个温度更高的地球将会出现令人痛心的景象：沙漠向北蔓延，发生超级厄尔尼诺现象，热带雨林燃起熊熊大火，更加炎热的海洋上生成更强烈的飓风……

我们匆匆走过了北极的四季，有警钟在耳畔敲响着。你，听见了吗？

海冰和你

每排放1吨二氧化碳，就有3平方米的北极海冰消失。

一辆典型的美国汽车每行驶4000千米就排放1吨二氧化碳。

从伦敦到旧金山的往返航班上的一个座位就排放1吨的二氧化碳。

美国人平均每年排放16吨二氧化碳。

欧洲人平均每年排放7吨二氧化碳。

全球而言，我们平均每年排放350亿吨的二氧化碳。

按照这样的速度，北极的夏季冰盖将在2046年消失。

北极的冰，关乎你周围的天气

在北极发生的变化不会只停留在北极。研究表明，不断缩小的冰盖正助推了地球其他地区加速变暖。它也可能正在改变你所在地区的地方性天气。正如一个科学家所指出的那样，北极的快速变暖正在减少北极与中纬度地区的气温之间的差距。而正是由于这一差异，才造成了可以推动整个半球天气系统的北半球的急流。因此发生在北极的变化可能可以解释自1980年以来北极急流的速度降低了10%的原因。

速度慢下来一点的急流已经开始有更多的影响。它不是将大气向一个地方推动，而是将其困在某一个地方，从而造成更长时间的夏季干旱或冬季寒冷天气。德国的一个气象学家说，自2000年以来，这种在夏季停滞的天气系统的发生概率已经增加了一倍。他把2010年俄罗斯的热浪和森林大火、2012年北美的干旱和2003年欧洲危害极大的热浪事件都归咎于此。