减少北极海冰影响的不仅仅是北极熊的家

  • 2020-09-08 16:02
  • 科技日报

海冰曾经是北冰洋的“盔甲”,但现在“盔甲”越来越薄、越来越软,其中一些已经变成了“薄纱”。海冰的变化不是一个孤立的事件,而是一个可以引发海洋和大气一系列变化的触发因素。

中国科学院青藏高原研究所高山环境质量与安全小组研究员、合作者丛智远发现,北极海冰的减少加剧了气溶胶等污染物向青藏高原的输送,相关研究结果于8月31日《自然-气候变化》在线发布。最近,有关北极海冰减少的坏消息接二连三地出现:加拿大最大、最完整的米尔恩冰架坍塌,格陵兰冰盖迅速融化,将不复存在,一些科学家甚至预测北极海冰将在15年内消失。

北极海冰真的会变得越来越少甚至消失吗?北极海冰减少会带来什么影响?为此,记者采访了相关专家。

本世纪中叶北极或将无冰

气候变化最明显的迹象之一是,北极海冰覆盖面积为——,海冰密度超过15%的地区正在迅速缩小。九月是北极海冰覆盖最少的月份。自1979年记录卫星观测记录以来,北极海冰在9月份每十年减少12.9%。事实上,北极海冰覆盖面在其他月份也呈现出下降趋势。

“对于未来北极海冰的预测,国际主流观点是,在本世纪中叶之前,北极可能会出现无冰状态,也就是说,海冰覆盖面积不到100万平方公里,但如果温室气体排放不受限制,北极将出现无冰状态。时间会提前的。”lasg的宋米荣博士告诉记者。

北极的变暖速度是全球变暖速度的2-3倍,北极的海冰正在减少。科学家称冰冻超过4年的海冰为“多年冰”。研究表明,在20世纪80年代,北极地区大约三分之一的海冰是多年冰,而现在北冰洋的多年冰几乎已经完全消失。取而代之的是,每年都会形成一年的冰并完全融化,这在夏天更容易融化,加剧海平面上升和温室效应。

与此同时,北极海冰的厚度也发生了显著变化。过去,夏季北极海冰的平均厚度为4.88米,但到20世纪末仅为2.75米左右,下降了43%。21世纪以来,北极海冰的缩小速度大大超出了人们的预期。

"按照这个速度,北极海冰将在未来几十年内完全消失."宋米荣强调。

不久前,今年9月,全球33家主要研究机构提交了它们对北极海冰覆盖范围的预测。其中,中国科学院大气物理研究所大气科学与地球物理流体动力学数值模拟国家重点实验室提交的数值显示,今年9月海冰面积将减少到380万平方公里,这将是自观测记录以来海冰面积的第二小数值,仅大于2012年的357万平方公里记录。

 精准预测还有很高难度

海冰面积是海冰覆盖面积的量度。海冰具有很高的反射率,可以反射大部分太阳辐射,并使极地处于冷源状态。海冰面积的大小可以反映进入地球系统的太阳辐射量。

科学家们密切关注北极海冰,因为它的变化不仅对当地气候有重大影响,而且对全球大气和海洋系统有持久的影响。更重要的是,极地海冰和气候变化对中高纬度地区的气候有重大影响,尤其是在中国。

为了准确预测北极海冰的覆盖面积,科学家们伤透了心。

lasg的研究员刘继平说,目前北极海冰的预测变得越来越重要。基于现有的预测方法和技术,准确预测海冰是非常困难的。

刘继平说,一个重要的手段是建立一个数字预测模型,这需要使用历史海冰,大气和海洋数据,建立一个统计模型,预测海冰密度和海冰厚度的空间分布。刘继平的研究小组开发了一个北极海冰数值预测系统,该系统可以利用大气、海冰和海洋的完全耦合的北极区域数值预测模型来预测海冰。最新预测结果是,今年9月份北极海冰范围的最小值为436万平方公里。

此外,卫星观测是目前北极海冰监测的最重要手段。“当卫星每天数次穿越极地地区时,卫星上的先进微波扫描辐射计和特殊传感器微波成像仪收集数据。通过对数据形成的图像进行分析和反演,可以得到极地海冰的密度分布,进而计算出海冰面积。”宋米荣说道。

刘继平表示,卫星遥感具有大规模、实时、连续观测的特点,高分辨率卫星的分辨率可以达到几百米,这可以帮助研究人员看到海冰的形态演变,为数值模型提供更准确合理的海冰初始条件,进而减少数值模型的模拟偏差,提高北极海冰的预测能力。

但与此同时,高分辨率卫星遥感只能观测极地区域的海冰覆盖情况,而云层覆盖大大降低了高分辨率可见光和近红外卫星遥感,导致海冰厚度等状态的估计误差较大。

海冰减少将引发一系列变化

毫无疑问,全球变暖在减少北极海冰方面起着至关重要的作用。然而,研究表明,除了全球变暖之外,还有以下因素导致了北极海冰的变化:北极陆地冰川的融化导致了径流量的增加,从而显著影响了北极冰的数量;大西洋暖水温度和流量的变化对北极海冰有很大影响。太平洋海水的高温影响了北极夏季海冰的融化;在北冰洋的一些地区,风力趋于减弱,这极大地影响了海冰的产量和北冰洋的总冰量。

海冰曾经是北冰洋的“盔甲”,但现在“盔甲”越来越薄、越来越软,其中一些已经变成了“薄纱”。海冰变化不是一个孤立的事件,而是一个导火索,它会引发海洋和大气的一系列变化,进而对高寒地区的生态系统、海岸线稳定性和人居环境产生深远的影响。同时,它将进一步影响全球气候系统,影响极端事件的强度和频率。

在宋米荣看来,北极海冰的减少将直接影响极地的生态环境。特定的藻类和细菌生长在海冰的底部,为浮游生物提供食物,而浮游生物又为更大的动物提供食物。海冰的减少,尤其是夏季更开阔水域的出现,将导致浮游生物的显著减少,进而影响以浮游生物为食的动物。此外,北极熊、海豹、海象等。正在失去它们的栖息地,被迫向北迁移,而一些新的物种,如北大西洋鳕鱼和顶级食肉鲸,因为没有被海冰覆盖而迁入,这改变了极地的生态环境。

如果北极海冰完全消失,不仅会改变极地地区的生态环境,还会破坏全球海洋环流,并对极地和全球天气气候系统产生影响。北极永久冻土中冻结的温室气体可能会被释放,这将加剧北极的变暖。研究表明,北极变化与中国的极端高温、极端低温、强降水、暴雪和霾天、欧洲的高温热浪、冬季欧亚大陆北部的冷趋势、美国东北部的暴雪等密切相关。例如,在北极加速变暖期间,美国东北部有严重暴风雪的城市数量显著增加。

此外,北极加速变暖将导致格陵兰冰盖进一步融化,导致海平面上升,海水将涌入内陆,这将使盐渍土向内陆扩展,导致土地盐碱化和沼泽化,沿海地区附近的种植面积将减少

可能的优势是太平洋和大西洋之间通过北冰洋的航线将变得频繁。随着全球变暖,北极海冰不断融化,这使得北极航道逐渐通航。北极航道主要包括沿俄罗斯海岸的东北航道、穿越北冰洋中央开阔海域的中央航道和穿过加拿大北部北极群岛的西北航道。东北航道是目前的主要航道。近年来,在中国已经成功试航的集装箱船已经占据了东北航道。(记者卢成宽)

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