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(转载)北极步入死亡漩涡:海冰加速融化,航道自动打开

2008-09-17 23:19  Anders Cui  阅读(...)  评论(...编辑  收藏

冰封的航道打开了

一本《马可·波罗游记》让全欧洲都开始憧憬那个“黄金铺路”的东方古国,为了找到连接欧亚的最短航线,无数人将目光投向了北极。当时的欧洲人相信,只要从挪威海北上,到达北美大陆以北,然后向东或者向西沿着海岸一直前行,就一定能够到达中国。为了找到“西北航道”,从15世纪末到20世纪初,探险家们前仆后继,最终,挪威人罗尔德·阿蒙森(Roald Amundsen,1872-1928)在经历了两年半的艰苦航行之后,终于在1906年首次将其打通。其后,由于北极极为恶劣的气候环境,西北航道随即又消失在传说中。然而100年后,这条冰封的神秘航道竟然第一次奇迹般地自动打开……

西北航道是一条穿越加拿大北极群岛,连接大西洋和太平洋的航道,一路上冰雪覆盖,艰难险阻,当年阿蒙森和他的船员被困在北极长达两个漆黑、寒冷的冬天才得以勉强穿行。在那之后的100年间,除了破冰船能够偶尔突破封锁以外,几乎再没有普通船只往来于此。然而,2007年夏末,北极海冰的大面积消失使原先冰封的航道彻底融化,甚至普通的海船也能够轻松通行,人们梦寐以求的航道终于第一次在世人面前展露尊容。

2008年夏天,西北航道再次融化。连续两年可以通航让各国船舶公司欣喜若狂,总部设在德国不来梅的白鲸船运公司,已经准备在明年派出第一艘船穿越西北通道从德国开往日本,这一航线预计可节省4000海里(约6437公里)。然而就在人们为贯通欧亚的廉价新航线倍感兴奋的同时,NASA的卫星数据却发出了警告:随着全球变暖的加剧,北极已经步入死亡漩涡。

连续6年屡创新低

从上世纪90年代开始,科学家便发现北极的海冰覆盖面积呈“震荡下挫”的趋势,而这一趋势从2002年开始变得异常严峻。这一年,北极海冰夏季最小覆盖面积比往年(1979-2000)平均值低了15%,创下过去50年来的最低纪录。一般来说,海冰的状态是盈亏相间,若前一年过分消退第二年便会出现反弹,然而令人吃惊的是2003年依然比平均值低12%,2004年的水平与2002年相差无几,2005年则更是跌破纪录,创下了一个世纪以来的最低值。“连续4年这样低的海冰覆盖面积在有卫星观测记录以来还是第一次。”美国冰雪数据中心的沃尔特梅尔(WaltMeier)说,“这不是一次短时间的反常,它反映出的是一种长期的下降趋势。”

与南极大陆不同,北极地区的主体是北冰洋,其大部分洋面被平均厚度约3米的海冰覆盖,其中60%常年不化。每年,北冰洋洋面都会经历一次冰冻(9月-次年 3月)然后融化(3月-9月)的过程,9月份是海冰覆盖面积最少的时候。以往,在熬过整个融冰季节之后,北冰洋还会留有大约700万平方公里比澳大利亚略小的冰,而到了2005年9月21日,海面上的冰只剩下532万平方公里,比以往减少了约1/4。

然而一切还在继续。2006年9月,海冰最小覆盖面积为570万平方公里,至2007年夏末则骤降至428万,比2005年的最低值还要再少约100万平方公里。算上这一年,自1979到2007年,北极海冰的夏季最小覆盖面积降幅已高达每十年减少10%。美国冰雪数据中心的海冰研究专家马克·斯莱兹(MarkSerreze)表示:“海冰覆盖面积正在呈螺旋状下滑,一旦越过临界点便无可挽回。很可能我们在有生之年便会看到一个彻底无冰的北极夏天了。 ”

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西北航道是一条穿越加拿大北极群岛连接大西洋和太平洋的航道,一路上冰雪覆盖,艰难险阻,2007年夏末,北极海冰的大面积消失使原先冰封的航道彻底融化,人们梦寐以求的航道终于第一次在世人面前展露尊容北极正常的区域和目前的区域(图片引自美国National Snow and Ice Data Center)

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北极融冰使得北极熊经常需要游更长的距离,甚至出现了北极熊被“淹死”的不可思议的事情。

多方面因素影响

造成北极夏季冰面持续下降的原因有很多,包括融冰季节延长,冬季海冰减少,整体冰层变薄等等。这些原因彼此之间也在相互促进。
海冰的表面洁白明亮,可以将照射在冰面上的80%的阳光反射回去。当夏天到来,冰开始融化,露出了海水,深色的海面能吸收高达90%的阳光热量,加热海水,同时也使整个北极温度升高。根据多年的观测记录,夏季海冰覆盖面积最小值一般出现在9月中旬,而近年来这一日期不断推后,融冰时间增长了大约一个星期。这短短的一周对北极来说意义重大,因为它使得海水吸收了更多热量,融化了更多的冰甚至包括不少多年冰。

海冰根据生长时间的长短可以分为当年冰和多年冰。前者比较薄,大部分在冻结的当年便会融化。而后者比较厚,能够熬过很多个夏天。但是若海水整体升温时间过长,多年冰便会不可避免地削弱、变薄,最后变得和当年冰一样易于融化。在过去几十年中,北极海冰的整体厚度减少了40%以上。多年冰已变得不堪一击。

气温升高、海水偏暖也使冻结时间拖得更晚,使冬季海冰没有足够的时间在第二年夏天到来之前恢复原先状态(包括厚度、覆盖面积等),这样,到了来年3月,北极海冰依然十分虚弱,稍稍加热便会很快融化,而后海面吸热、升温,而后海冰更加快速地融化,由此陷入恶性循环。“这是一种不可恢复的消融,”中国极地研究中心极地海洋学研究室主任孙波告诉记者,“这是人们最担心的。”

除此以外,云层的性质、大气环流的变化往复等也都是影响北极海冰覆盖面积的重要因素。

2008注定不容乐观

经过数年恶性循环的积累,2008年海冰状况从一开始就不太让人乐观。

由于2007年夏季海冰覆盖面积达到历史最低,广阔暴露的海面吸收了大量的热,因此2007年秋天的冰冻过程进展十分缓慢,冬季海冰覆盖面积最大值比往年迟到1个星期,覆盖面积虽然略高于前两年,但仍然低于往年(1979-2000)平均值,只有1520万平方公里,且其中高达72%都是当年冰。通常,每年只有30%的当年冰能够安然度夏,但去年这个数字降低到了13%。因此科学家早在4月便下断言:今年夏季的海冰最小覆盖面积绝无可能回到过去水平。但它是否将再破纪录呢?

从3月到7月,海冰的消融速度与去年同期相比一直较缓,覆盖面积也持续较高,如此安然无事地进入了8月。这时夏季日光最强的时候已经过去,融冰的高峰也即将过去。所以,虽然对当年冰不抱信心,但美国冰雪数据中心的科学家还是预测:看起来,今年不太可能打破去年的最低纪录。但是,距离融冰结束还有6周时间,一切尚存变数。

果然,刚一过8月,一场不期而至的暴风雪便显著加快了海冰的融化速度。暴风雪摧毁了大量薄薄的冰层并且带来了一股暖风,到8月10日前北冰洋的融冰速度已飙升至每天10万-11万平方公里,远高于往年同期。显然,融冰的高峰还远未结束。

8月末,海冰表面的融化终于已接近停止,但由于海水大规模升温,科学家预计冰层底部的融化还将至少持续2-3个星期。实际上,整个8月份,北极海冰的融化面积平均在每天7.8万平方公里,超过了历史上有观察以来的任何一个8月。截至9月6日,海冰覆盖面积已经低于2005年的最低值,且仍在持续下降。科学家们开始相信,对于长期处于衰退状态的北极海冰来说,2008年很可能会再次创造新的最低纪录。“IPCC(联合国政府间气候变化专业委员会)曾经预测,北极海冰会在2070年的夏天彻底消融,更悲观的认为会在2040年。”孙波说,“但是2007年出现的这个海冰覆盖面积的最小纪录,远远超过了数值模拟的结果。于是有科学家将北极无冰的日期提到了2013年,甚至预测2008年就可能出现无冰区。”不过从目前来看,今年的情况还不算太糟,多数科学家相信 2030年会是一个更加合理的时间点。

矛头指向气候变暖

观测证据表明,北极对全球变化的响应比南极更加直接。而作为大气与海洋相互作用的产物,海冰对气候变化的异常敏感使它成为人们研究气候变化的指示器。此外,北极的一个重要作用还在于它可以在很大程度上控制地球的热平衡,左右全球的气候动向。由于热带地区吸收的阳光多于两极,因此风和洋流不断地把热量向两极输送,冰冷的北极有足够的能力容纳它们。但如果海冰消融、退缩,那么海水吸收的热量将使北极地区气温上升,从而使它无力再容纳更多热量,最终使整个地球的气候变暖。

过去30年来,北极地区的气温每10年上升0.5摄氏度,大多数变暖情况发生在冬季与春季。与过去50年相比,2005年1-8月北极地区的平均气温已经升高了2-3摄氏度,2008年8月,楚克奇海上空甚至比正常情况高了5-7摄氏度。如今的气温已达到了4个世纪以来的最高水平。

对此,马克·斯莱兹表示:“对于海冰的未来我并不过分乐观,即使未来会出现一定的恢复和反弹,这是自然波动,但长期趋势已经非常清楚:温室气体不断增长,北极海冰不断减少。”“尽管有很多原因都促使海冰的消退,但全球变暖所产生的影响无疑已越来越明朗了。”科学家预言,在全球变暖的大背景下,北极的融化和解冻已经不可逆转,无论它们的根本原因是什么,这类变化已经引起了一系列全球范围的连锁反应;即使气候莫名其妙地突然停止变暖,这类反应也将持续下去。

海平面上升超出预期

除了海冰,北极的冰川流失速度也同样令人触目惊心。

今年4月,北半球最大的冰架、加拿大境内的沃德·亨特冰架南部出现了一道新的裂缝,7月末,冰架断裂;几天后,50平方公里的马卡姆冰架脱离了埃尔斯米尔岛,塞森冰架也发生大规模崩塌;与此同时,沃德·亨特冰架还在继续碎裂。

格陵兰的情况甚至更糟。科学家发现格陵兰许多巨大的冰川正在加速运动,其携带入海的冰量比5年前多了2倍。

和海冰遇热融化不同,冰川的流失是另外一个复杂的过程。美国哥伦比亚大学地球研究所的科学家罗宾·贝尔(RobinE.Bell)在今年3月的《科学美国人》中解释道:在理想状况下,冰盖中心积聚降雪(降雪主要来源于蒸发的海水),同时在边缘通过融化和裂冰作用将大致等量的冰体经由冰流输入海洋。冰盖和冰流在向海洋移动的过程中逐渐变薄,最终漂浮在海面上,成为冰架。冰架会排开海水,因而相应抬升海平面。但在过去几千年的大部分时间里,这些过程并没有使海平面提高,也没有使冰盖缩小,因为海水的蒸发量和内陆的降雪量与冰体的流出量大致保持着稳定的平衡。

然而近年来,由于气候变暖,格陵兰岛冰盖表面的夏季融化达到了前所未有的水平。大量融水涌入冰缝,带着夏季的热量陷入冰盖底部,与泥土混合在一起,这些泥浆所产生的润滑作用使得冰流加速滑向大海,造成格陵兰冰盖的整体冰量不断减少。而另一方面,相对温暖的空气和海水也使得冰架变薄甚至崩裂,致使大量冰流突然失去天然屏障,在重力作用下迅速滑落,造成海平面迅速上升。

“人们关注格陵兰冰盖,主要是由于它在气候变化中产生的两大科学问题,”孙波向记者介绍道,“第一,它的冰盖不稳定,不知会不会发生突变,使冰盖快速消退,将大量水体排入海中。格陵兰冰盖完全消融会使全球海平面上升6米。然而现在有观测表明,格陵兰冰盖确实存在快速消退的迹象。第二,若格陵兰冰盖真的快速消融,会不会对全球温盐环流产生影响,进而使气候发生突变。这两方面是人们关注格陵兰的最大问题。”
9月5日出版的美国《科学》杂志指出,与官方的预测结果相比,到本世纪末,全球变暖将导致海平面以更快的速度上升,其升幅最大将达到2米,远超过IPCC所预测的60厘米。

普林斯顿大学的地球科学家奥本海默强调,即使海平面只上升1米,也会是一个很大的问题。它将对生活在全球各地的人们构成严重威胁。

原文链接:http://www.infzm.com/content/17038。