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北極的冰一直在融化,南極也是嗎?
10.15
知識(shí)分子
The Intellectual

躺在冰上的北極熊 | 圖源:pixabay.com

 導(dǎo)  讀

過(guò)去四十年來(lái),北極的升溫速度比地球平均快了2-4倍,引發(fā)北極海冰和陸冰迅速消融,北極航道日益進(jìn)入公共議程。相較于北極,人們對(duì)于南極的關(guān)注有限,實(shí)際上,南極的氣候變化更為復(fù)雜。

有別于傳統(tǒng)認(rèn)知,自1979年有衛(wèi)星監(jiān)測(cè)以來(lái),直到2014年,南極海冰以每十年1%的速度在增長(zhǎng),2012-2014年間的三個(gè)9月,美國(guó)國(guó)家航空和航天局都曾觀測(cè)到破紀(jì)錄的海冰最大范圍,一度讓一些人聲稱自己找到了否定氣候變化的有力證據(jù)。南極的溫度究竟如何變化?南極的海冰增加了嗎?極地生物又將何去何從?

撰文 | 賈柊楠
責(zé)編 | 馮灝
 ●                   ●                    

今年夏天,挪威港口附近曾有一只明星海象Freya逗留近兩個(gè)月,潛水吃牡蠣、爬上船曬太陽(yáng)、和人類玩耍。雖然挪威漁業(yè)局不斷警告人們保持安全距離,但罕見(jiàn)的可愛(ài)哺乳類仍然吸引了無(wú)數(shù)人近距離圍觀。管不住圍觀人群的漁業(yè)部門(mén)認(rèn)為,F(xiàn)reya追逐皮劃艇和游艇、近距離接觸人群,造成潛在傷害的可能性很高,對(duì)Freya執(zhí)行了安樂(lè)死 [1]。

挪威漁業(yè)局表示,他們已經(jīng)考慮了其他選擇,包括將其移出峽灣,但最終都認(rèn)為 “不可行”,董事會(huì)總干事 Frank Bakke-Jensen 在聲明中表示,“我堅(jiān)信這是正確的決定。我們非常重視動(dòng)物福利,但必須把人的生命和安全放在首位”。

圖1 海象Freya在船上曬太陽(yáng) | 圖源[2]

過(guò)去兩年,F(xiàn)reya曾出現(xiàn)在英國(guó)、德國(guó)、荷蘭等多國(guó)。在她之前,另有一只海象Wally在英國(guó)多地亮相 [3]。Freya和Wally都屬于太平洋海象,通常只出現(xiàn)在此地以北2000公里的北極圈內(nèi),在有冰覆蓋的水域捕食蛤蜊、魚(yú)蝦為生。喜愛(ài)群居的太平洋海象通常會(huì)在捕食之后爬上浮冰抱團(tuán)休息,隨著浮冰漂去下一個(gè)地方捕食,像這樣獨(dú)自背井離鄉(xiāng)、出走南方實(shí)屬罕見(jiàn)。

雖然不知道這兩只海象遠(yuǎn)渡重洋出現(xiàn)在歐洲諸國(guó)的具體原因,但近年來(lái)北極的升溫以及海冰銳減嚴(yán)重影響了太平洋海象族群 [4]。據(jù)估計(jì),挪威北部的太平洋海象種群數(shù)量在70年代禁止捕獵后有所反彈,但是由于它們居住的地區(qū)海冰加劇撤退,影響了食物獲取和后代的哺育,自80年代起,種群數(shù)量減少了近一半 [5]。北極升溫導(dǎo)致的海冰減少還迫使海象把生活重心從海冰轉(zhuǎn)移到陸地,在陸地周?chē)鷮ふ倚碌氖澄?,這也有可能誘使Freya出走向南,并最終走入了人類生活圈 “英年早逝”。

1

北極還有冰嗎?

從1971年到2019年,北極的大氣溫度上升了3.1攝氏度,某些地區(qū)溫度增幅甚至高達(dá)10.6攝氏度,這也造成北極降雪減少、海冰迅速萎縮、陸冰消融、極端暖事件和野火頻發(fā)等結(jié)果 [6]。例如,西伯利亞和阿拉斯加的極端野火頻率都在增加。

極地的冰分陸冰和海冰。在陸地上的陸冰包括冰蓋和冰架,由幾千年的積雪慢慢凍結(jié)而成。冰蓋厚度可以接近4公里,冰蓋融化會(huì)直接引發(fā)海平面上升。冰蓋延伸出海岸成為冰架或陸緣冰,冰架一小部分浮在海面上,在海面下的部分可以深達(dá)1公里。再往外延伸在海面上的是海冰,由海水結(jié)冰形成,在北極海冰被外圍的陸地圈住,但南極海冰則相反,在秋冬季如果有很強(qiáng)的風(fēng)從南極中心向外吹,海冰就會(huì)不斷向外擴(kuò)散,開(kāi)闊的海面也會(huì)不斷再次結(jié)冰。


伴隨升溫,北極的陸冰在全面流失,格陵蘭的冰蓋減少尤其迅速,格陵蘭損失的陸冰占北極總量的一半 [7],北極冰蓋的消融是目前海平面上升的主要原因。冰蓋損失也會(huì)讓極地的土地裸露在太陽(yáng)下,本來(lái)冰雪覆蓋的表面可以反射陽(yáng)光和熱能,而失去覆蓋的深色土地會(huì)吸收更多熱能,進(jìn)一步融化更多冰雪 [8]

圖2 南極不同類型的冰 | 圖源:http://glaciology.weebly.com/


過(guò)去四十年,北極的海冰無(wú)論是整體面積或厚度都在大幅縮水。北極海冰的覆蓋范圍平均每十年會(huì)減少5萬(wàn)多平方公里 [10];如果只看夏天,海冰減少速度更快,平均每十年減少13% [11],有一些曾經(jīng)有海冰覆蓋的區(qū)域甚至已經(jīng)完全無(wú)冰了 [12]。海冰的平均厚度也從1975年的3.59米降到了2012年的1.25米 [13]。

美國(guó)紐約州立大學(xué)阿爾巴尼分校大氣與環(huán)境科學(xué)系教授戴愛(ài)國(guó)告訴《知識(shí)分子》,“海水溫度和氣溫的升高會(huì)直接導(dǎo)致海冰融化,而反過(guò)來(lái),海冰融化又會(huì)進(jìn)一步加劇溫度升高,這樣的反饋機(jī)制會(huì)放大極地暖化效應(yīng)。尤其是北極,自1970年代以來(lái)海冰就在迅速消融,速度這么快一方面是由于氣候變化,另一方面是海冰融化進(jìn)一步加速升溫帶來(lái)的?!?/span>

從另外一個(gè)維度來(lái)看,對(duì)一些地區(qū)來(lái)說(shuō),海冰每一年存在的時(shí)間也在變短。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)預(yù)測(cè),從現(xiàn)在到2050年,北極至少會(huì)出現(xiàn)一個(gè)無(wú)冰夏季 [14]。

圖3 2022年格陵蘭島的冰蓋融化情況,顏色顯示融化天數(shù) | 圖源[9]

隨著海冰的減少,海運(yùn)取道北極也已經(jīng)成為了現(xiàn)實(shí)被廣泛討論。北極地區(qū)目前有兩條主航道:西北航道,從歐洲—格陵蘭島—加拿大北極群島—阿拉斯加北岸;東北航道,線路為西歐—北冰洋—白令海峽—東亞。由于海冰的大幅減少,大陸間的航運(yùn)距離大幅縮短,和水運(yùn)的傳統(tǒng)航道蘇伊士運(yùn)河相比,北極航線由于航行天數(shù)縮短,可以節(jié)約40%的航程和每船65萬(wàn)美元的燃料費(fèi)用 [15]。然而,伴隨氣候變化,北極的極端天氣也在增加,進(jìn)而影響海冰的分布和航道的順利通行。

此外,北極陸地蘊(yùn)含著豐富的礦產(chǎn)和油氣資源,北冰洋又孕育著漁業(yè)資源,氣候變化讓這些資源浮上了冰面。北冰洋變得繁忙,也帶來(lái)了更多的政治和法理方面的討論——如何公平地使用北極航道和資源、同時(shí)減小生態(tài)影響,都是日益納入國(guó)際政策議程的話題 [16]。

北極的海冰和冰蓋消融如此迅速,會(huì)對(duì)全球氣候產(chǎn)生什么深遠(yuǎn)的影響呢?中國(guó)氣象科學(xué)研究院全球變化與極地研究所副所長(zhǎng)丁明虎舉了個(gè)一萬(wàn)多年前的例子,從地質(zhì)分析來(lái)看,地球的上一次冰期到來(lái)得非常突然,末次冰消期結(jié)束后開(kāi)始升溫,又突發(fā)迅速變冷并持續(xù)了1300多年,也導(dǎo)致了猛犸象等大型動(dòng)物的滅絕。一種假設(shè)是我們熟悉的彗星撞地球理論;另一種推斷是,由于當(dāng)時(shí)地球快速增溫,北極冰蓋快速融化,影響了北大西洋暖流的輸送,最終觸發(fā)了整個(gè)地球氣候系統(tǒng)的崩潰。

丁明虎說(shuō),整個(gè)北半球的冰凍圈系統(tǒng)對(duì)地球和人類都非常重要,北極地區(qū)是地球大氣的冷源之一,驅(qū)動(dòng)著北半球大氣甚至是全球大氣環(huán)流,升溫如果超過(guò)閾值,結(jié)果不僅僅是我們最近幾年體會(huì)到的極端天氣多發(fā),更有可能對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不可恢復(fù)的影響。而2攝氏度的全球氣候目標(biāo),也是為了把升溫控制在閾值內(nèi),不要觸發(fā)更可怕的后果。

戴愛(ài)國(guó)也表示,“雖然從幾百萬(wàn)年的地質(zhì)尺度來(lái)看,地球有過(guò)平均溫度較高,完全沒(méi)有冰期的年代,也有過(guò)溫度較低海冰覆蓋大部分海洋的年代,這也反映了地球自身的氣候變化規(guī)律;但當(dāng)今不同的是,發(fā)生在幾十年間的溫度劇烈變化。這么劇烈的擾動(dòng)究竟會(huì)帶來(lái)什么后果,才是我們今天討論人類活動(dòng)引起氣候變化最需要關(guān)注的?!?/span>

圖4 北極的海冰融化時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng) | 圖源[17]


2

南極有沒(méi)有變熱?

北極的升溫以及海冰持續(xù)走低,似乎已不是新聞,但南極的情況卻非常不一樣。與北極海冰快速減少相反的是,南極海冰一度呈現(xiàn)出緩慢增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),2012年、2013年和2014年秋冬季節(jié)三次刷新最高值紀(jì)錄 [18],當(dāng)時(shí)有人認(rèn)為,南極并沒(méi)有受到氣候變化的顯著影響。

2-3月是南極的夏天,海岸邊的平均氣溫一般在零度左右 [19]。今年2月,南極半島上阿根廷的埃斯佩蘭薩基地和巴西的西摩島分別記錄到了高達(dá)18.3攝氏度和20.75攝氏度的高溫,這一紀(jì)錄也紛紛登上新聞?lì)^條 [20]

但是,世界氣象組織7月1日宣布,通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)儀器的檢查、監(jiān)測(cè)站歷史紀(jì)錄的分析以及綜合當(dāng)時(shí)整體的氣象條件,只承認(rèn)阿根廷站18.3攝氏度的紀(jì)錄,巴西站記錄的20.75攝氏度被認(rèn)為無(wú)效。世界氣象組織認(rèn)為,巴西站的高溫是由于輻射屏蔽造成的溫度計(jì)失誤,不能反映真實(shí)情況 [21]。

這樣的 “失誤” 在科研數(shù)據(jù)收集過(guò)程中并不少見(jiàn),因此數(shù)據(jù)校準(zhǔn)對(duì)于準(zhǔn)確的理解和分析非常重要,尤其是像南極這樣地理環(huán)境特殊的地區(qū),監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)很容易因?yàn)橐馔馐录霈F(xiàn) “失誤”,在這些數(shù)據(jù)相對(duì)缺失的地區(qū)建立長(zhǎng)期監(jiān)測(cè),對(duì)幫助我們理解全球系統(tǒng)并進(jìn)行趨勢(shì)分析尤為重要。

雖然這樣的高溫是復(fù)雜的氣象條件觸發(fā)的偶然性極端事件 [22],但南極半島北部是地球上變暖最快的地區(qū)之一,在過(guò)去五十年中,這里的氣溫上升了近3攝氏度 [23]。作為一條狹長(zhǎng)的半島從南極大陸一路延伸到南極圈外,南極半島中間有高聳的山脈把島分成了東西兩半,復(fù)雜的地形和水文環(huán)境也讓南極半島地區(qū)的氣候監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)更加困難。

南極半島自1950年代開(kāi)始迅速升溫,但2000年開(kāi)始又經(jīng)歷了降溫期 [24],這幾年的研究表明短暫的降溫期似乎已經(jīng)結(jié)束 [25],過(guò)去二十年的降溫并沒(méi)有讓南極半島恢復(fù)到50年代之前的水平,接下來(lái)南極半島可能還會(huì)持續(xù)升溫1-2攝氏度 [26]。

圖5 南極地圖,南極大陸可以分成三大塊,南極半島在西部,由于距離大陸近,從阿根廷最南邊坐船約2天可達(dá),是南極科考站聚集的地區(qū)。此外西邊的大陸稱為西南極,以橫貫?zāi)蠘O山脈為界,東邊2/3的大陸稱為東南極,占地遼闊,南極中心的南極極點(diǎn)也在這半邊,東南極靠近大洋洲和印度洋,從澳大利亞坐船大約10天可以到達(dá)冰區(qū) | 圖源:美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局


不僅南極半島升溫迅速,西南極的趨勢(shì)也非常類似,自1950年代開(kāi)始平均溫度已上升了2.4攝氏度 [27]。相比之下,東南極并沒(méi)有出現(xiàn)顯著升溫,有些地區(qū)的氣溫甚至還有所下降 [28]。

圖6 1958–2012年南極不同地區(qū)的溫度變化,紅色代表每十年的升溫在0.4-0.6攝氏度,黃色代表升溫不明顯,在0.1-0.2攝氏度,藍(lán)色代表溫度有所下降 | 圖源:美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局


為什么南極的西部比東部熱那么多?丁明虎解釋說(shuō),“東南極陸地冰蓋面積巨大,由于冰體的穩(wěn)定器作用,越靠近中央溫度越穩(wěn)定,而相比之下西南極和南極半島更容易受到周?chē)拇髿夂秃Q笥绊憽?/strong>但我們對(duì)東南極的認(rèn)識(shí)也在隨著研究技術(shù)的進(jìn)步和時(shí)間推移逐步變化,之前研究認(rèn)為東南極的溫度穩(wěn)定,但近幾年也有研究發(fā)現(xiàn)東南極的海岸區(qū)域、甚至內(nèi)陸某些區(qū)域在升溫。”

“以目前掌握的科學(xué)依據(jù),我們不能說(shuō)東南極沒(méi)有受到氣候變化的影響,只能推測(cè)一種可能是之前人類活動(dòng)的影響還沒(méi)有傳導(dǎo)至東南極內(nèi)陸區(qū)域,隨著時(shí)間的推移我們現(xiàn)在看到了這些影響。但是由于南極內(nèi)陸環(huán)境非常極端,我們?nèi)鄙龠B續(xù)的大范圍的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的分析。” 丁明虎說(shuō)。

目前的氣候研究多用氣候模型做推演來(lái)判斷成因,結(jié)論大多是:東西南極的升溫差異是氣候變化引發(fā)的自然差異造成的 [29]。

如何理解 “氣候變化引發(fā)的自然差異”?澳大利亞南極氣候與生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)合研究中心海冰遙感科學(xué)家 Rob Massom 向《知識(shí)分子》解釋說(shuō),“由于氣候-海水-海冰系統(tǒng)的復(fù)雜性,我們很難明確地說(shuō)南極哪一部分的升溫是人類活動(dòng)直接造成的。政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)報(bào)告的明確結(jié)論是,人類活動(dòng)導(dǎo)致了臭氧層破壞和溫室氣體排放增加,其中臭氧層破壞會(huì)造成南半球環(huán)狀模的增強(qiáng),從而影響南極上空的氣壓、風(fēng)向、以及氣溫的變化趨勢(shì)?!?(注:南半球環(huán)狀模Southern Annular Mode,SAM,請(qǐng)記住SAM,它非常重要,在下文會(huì)多次出現(xiàn))

圖7 南半球環(huán)狀模(Southern Annular Mode,簡(jiǎn)稱SAM)主要描述環(huán)繞南半球中高緯度(南緯40 – 50度,澳大利亞最南邊的塔斯馬尼亞島的位置)的西風(fēng)帶的活動(dòng)。圖中的三條帶箭頭的黑線就是SAM,一般位置如圖所示,但SAM會(huì)隨著氣候的變化發(fā)生異常,整體向北或是向南平移,影響包括澳大利亞、南極洲在內(nèi)的南半球的氣候,例如當(dāng)?shù)氐慕邓?、氣溫等等?/span>| 圖源 [30]


中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所研究員李熙晨進(jìn)一步解釋說(shuō),“南極東西部升溫的差異主要是區(qū)域性的地理環(huán)境和氣象環(huán)境不同造成的。舉個(gè)例子,南極西部有一片海域阿蒙森海上空存在著低氣壓環(huán)流中心,這個(gè)低氣壓的東側(cè)吹北風(fēng),從低緯度帶來(lái)暖空氣,造成局部區(qū)域升溫;西側(cè)吹南風(fēng),從極地中心把冷空氣帶下來(lái)造成區(qū)域性的降溫。SAM和其他大氣環(huán)流的變化可能會(huì)讓這樣的南北風(fēng)增強(qiáng),再加上周?chē)K疁囟茸兓瘞?lái)的疊加效應(yīng),于是就造成了不同區(qū)域溫度變化的差異?!?/span>

“南極上空除了阿蒙森海低壓還有其他大大小小的氣壓中心,都不同程度受到各種大尺度大氣環(huán)流的影響。而全球氣候變化又會(huì)造成大氣環(huán)流的變化和低緯度海水升溫。由于這樣的影響和相互作用非常復(fù)雜,我們?cè)诂F(xiàn)在的科學(xué)基礎(chǔ)上,仍難以精確量化人類活動(dòng)或多種自然氣候變率在南極溫度變化中的具體貢獻(xiàn)?!?李熙晨說(shuō)。

也就是說(shuō),雖然南極不同區(qū)域的溫度變化和所處地理位置以及內(nèi)部變率有關(guān),但人類生產(chǎn)生活排放的溫室氣體導(dǎo)致的氣候變化不同程度地影響到了所有區(qū)域。

3

南極的冰有沒(méi)有增加?

或許不符合一般人的認(rèn)知,自從1979年有衛(wèi)星監(jiān)測(cè)開(kāi)始,直到2014年,南極海冰以每十年1%的速度在增長(zhǎng) [31]。2012-2014年間的三個(gè)9月,美國(guó)國(guó)家航空和航天局都曾觀測(cè)到破紀(jì)錄的海冰最大范圍 [32],這也一度讓一些人聲稱自己找到了有力證據(jù)否定氣候變化 [33]。

南極海冰的范圍在冬天最大的時(shí)候平均可以達(dá)到1,800萬(wàn)平方公里 [34],是南極大陸的1.5倍,基本和俄羅斯大小相當(dāng)。2014年,冬季最大范圍達(dá)到了2,000萬(wàn)平方公里,2014年以后,南極的海冰范圍逐年減少,特別是夏季海冰范圍,到2017年創(chuàng)造了一次最小值紀(jì)錄。

雖然近幾年海冰覆蓋率一直在最小值徘徊,但目前南極整體海冰量在波動(dòng)中保持著相對(duì)穩(wěn)定,并沒(méi)有像北極海冰那樣大規(guī)模減少 [35]。在全球變暖的背景下,南極海冰的覆蓋率卻保持穩(wěn)定,觀測(cè)結(jié)果與大多數(shù)的模擬推演結(jié)果不一致,這個(gè)現(xiàn)象被稱為南極海冰悖論

圖8 1979年有衛(wèi)星監(jiān)測(cè)紀(jì)錄以來(lái),歷史上海冰范圍的最大最小紀(jì)錄都發(fā)生在近十年:兩次海冰范圍最大紀(jì)錄在2013、2014年,兩次最小紀(jì)錄2017、2018年。今年夏天南極夏季海冰范圍又一次達(dá)到最小值 | 圖源[36]


至今南極海冰悖論仍沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案,目前已有的模型還不能準(zhǔn)確描述南極海冰的變化,但主流觀點(diǎn)包括了以下幾個(gè):

1. 強(qiáng)風(fēng)促進(jìn)海冰形成 [37]。如前所述,海冰形成期如果有很強(qiáng)的離岸風(fēng)把冰往外吹,可以加速海冰形成和擴(kuò)散。由于溫室氣體增加,加上拉尼娜現(xiàn)象等因素,過(guò)去三十年SAM持續(xù)增強(qiáng) [38],可以幫助海冰擴(kuò)散,降低東南極海面溫度,從而增加海冰總體覆蓋率。

2. 南極冰凍層的融化維持了海冰的相對(duì)穩(wěn)定 [39]和海冰不一樣,南極的冰架已經(jīng)發(fā)生了大面積崩裂和融化,一種理論說(shuō)這些融化的冰水匯集在海面,像天然隔熱層一樣,讓我們?cè)谀蠘O看到了相對(duì)穩(wěn)定的海冰覆蓋。

3. 當(dāng)然也有一種說(shuō)法認(rèn)為南極海冰這幾年的變化只是自然規(guī)律的起起伏伏,沒(méi)有什么統(tǒng)計(jì)學(xué)上的意義 [40]

雖然南極整體海冰波動(dòng)不大,但地區(qū)性海冰變化卻非常顯著。比如前面提到的升溫迅速的南極半島西部,海冰覆蓋范圍正以每十年6-10%的速度在下降 [41];不僅冰變少了,海冰形成的時(shí)間推遲、融化時(shí)間提前,所以一年中有冰覆蓋的整體時(shí)間也縮短了 [42]

一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),南極半島西部的海冰比以前早38天開(kāi)始融化、晚60天開(kāi)始形成,也就意味著這個(gè)地區(qū)多出了近3個(gè)月的無(wú)冰期 [43]。南極西部的威德?tīng)柡S蛞矚v經(jīng)了海冰減少的幾年,自從2016年以來(lái)海冰范圍持續(xù)走低,和2013年相比海冰范圍減少了100萬(wàn)平方公里 [44]。這些區(qū)域海冰的劇烈變化也有可能進(jìn)一步影響陸冰的穩(wěn)定性 [45]。

海冰變化是大氣環(huán)流、海流3D運(yùn)動(dòng)、以及當(dāng)?shù)匦夂虻木C合結(jié)果,還需要考慮海水-大氣-海冰三者的相互作用,也是由于這樣的復(fù)雜性,再加上目前我們對(duì)南極海冰的觀測(cè)數(shù)據(jù)仍然有限,模式研發(fā)也不夠成熟,因此我們對(duì)南極海冰的未來(lái)究竟如何仍有很多未知。戴愛(ài)國(guó)說(shuō),“雖然現(xiàn)在看起來(lái)南極的海冰變化不大,但氣候模型預(yù)測(cè)在接下來(lái)的幾十年里如果南極溫度升高,會(huì)有大量的海冰流失?!?/span>

和海冰的趨勢(shì)不同的是,南極的陸冰越來(lái)越不穩(wěn)定了。2021年8月的政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)第六次評(píng)估報(bào)告顯示,如果全球溫度上升2-3攝氏度,南極西部的冰蓋將全部消失。而南極海邊的冰架崩解也在日益嚴(yán)峻。


澳大利亞塔斯馬尼亞大學(xué)冰川動(dòng)力學(xué)研究員趙晨表示,氣候變暖對(duì)南極的影響是量變到質(zhì)變的過(guò)程,雖然現(xiàn)在變暖現(xiàn)象最明顯的是在南極半島和西南極,但氣溫升高和海洋的暖流相互作用,其實(shí)對(duì)東部的冰架影響也很大,而且不只一個(gè)因素在作用,而是會(huì)形成更強(qiáng)大的連鎖反應(yīng)。本來(lái)冰架崩解是正?,F(xiàn)象,時(shí)有發(fā)生,就像人會(huì)生老病死一樣,這是冰架生命周期的一部分,但由于氣候變暖,最近冰架融化和崩解的現(xiàn)象越來(lái)越頻繁。

李熙晨分析說(shuō),“一些冰架和冰川消融,是由于氣溫升高導(dǎo)致冰的表層溫度升高,就和我們一般知道的天暖了冰化了是一個(gè)道理。但還有一些融化是由于海水升溫,南極的次表層水,也就是數(shù)百甚至上千米深度的水反而比上面暖和,這一部分水的升溫會(huì)直接加速水下的冰架融化,進(jìn)而導(dǎo)致冰架的崩解。西南極很著名的松島冰川和Thwaites冰川就是由于次表層水升溫消融的?!?/span>

圖9 溫暖的次表層水加速冰川融化 | 圖源[46]


4

極地生物將何去何從?

作為動(dòng)物的天然食堂、重要的保育基地和棲息地,海冰對(duì)于南極和北極的生態(tài)至關(guān)重要,其結(jié)構(gòu)變化、覆蓋時(shí)長(zhǎng)的變動(dòng)都會(huì)給極地生態(tài)系統(tǒng)帶來(lái)深遠(yuǎn)影響。

圖10 北極生態(tài)圈圖示 | 圖源:Polar Bear International


在海冰變化劇烈的北極,生態(tài)系統(tǒng)無(wú)論是結(jié)構(gòu)和功能都在發(fā)生根本性的變化。海冰減少意味著開(kāi)放海域的面積和時(shí)長(zhǎng)都會(huì)增加,這會(huì)直接影響海水中浮游植物的數(shù)量和種類,浮游植物作為海水生態(tài)系統(tǒng)中的根基,它們的變化又會(huì)傳遞到整個(gè)極地海洋生態(tài)系統(tǒng),廣泛影響許多物種的分布和季節(jié)性。

海冰也是極地生物重要的棲息地,不僅海冰的上面,海冰下面也同樣是水生動(dòng)物休息躲避的場(chǎng)所,冰下世界隨著結(jié)冰過(guò)程中的碰撞和波動(dòng),會(huì)形成很多丘壑,為多種動(dòng)物的幼年生活提供生存空間和食物。

以南極生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵物種——南極磷蝦為例,磷蝦從深海孵化浮上海面,要依靠海冰度過(guò)第一個(gè)冬天,在冰下覓食躲藏天敵,也抵御冬天湍急的水流,第二年才會(huì)有充足的磷蝦資源。夏季的磷蝦成群出現(xiàn),一次可以高達(dá)百萬(wàn)只,也是南極目前最大的漁業(yè)產(chǎn)業(yè)。目前南極磷蝦無(wú)論是捕撈區(qū)域或捕撈量,都受到嚴(yán)格管理,根據(jù)科學(xué)家謹(jǐn)慎估算來(lái)確定每年可以在哪里撈多少蝦。

但如果海冰覆蓋區(qū)域發(fā)生劇烈變化,也會(huì)隨之影響磷蝦種群的數(shù)量和分布,為今后的可持續(xù)管理帶來(lái)更多的不確定性,比如,以后磷蝦捕撈量會(huì)不會(huì)銳減?海冰范圍減小是不是意味著磷蝦捕撈區(qū)域要更靠近南極核心區(qū)域?這些問(wèn)題都會(huì)隨之而來(lái)。

圖11 南極磷蝦捕撈區(qū)和捕撈量 | 圖源[47]


海冰變化同樣也會(huì)影響大型動(dòng)物,比如脖頸間有一縷金黃色的帝企鵝,需要在海冰上孵化和養(yǎng)育小企鵝,海冰為小企鵝提供了安全居所,父母也會(huì)往返于海冰覆蓋的海面覓食,海冰過(guò)少容易開(kāi)裂就有可能導(dǎo)致大量小企鵝掉進(jìn)海里淹死 [48],也會(huì)增加成年企鵝尋找食物的困難。

如果南極的海冰以現(xiàn)在的速度消融,2050年可能有70%的帝企鵝種群消失 [49]。近日發(fā)表的一份研究提及,企鵝是進(jìn)化速度非常緩慢的物種,這也意味著它們可能很難適應(yīng)目前全球變暖的速度 [50]。

又比如北極熊,北極熊的拉丁名字是 “Ursus maritimus”,意思是海熊,北極熊母親需要在海冰上生產(chǎn),并且依靠海冰走到深海區(qū)獵捕海豹;海豹需要在海冰上棲息休息,養(yǎng)育后代,捕獵海冰下的魚(yú)蝦;冰下的魚(yú)蝦需要在海冰縫隙中一邊躲避捕獵者,一邊攝取海藻。而海冰的減少甚至消失,意味著海豹沒(méi)有了棲息環(huán)境,北極熊無(wú)法進(jìn)入有海豹的海域捕食,需要長(zhǎng)時(shí)間忍受饑餓,甚至沒(méi)有足夠的儲(chǔ)備脂肪過(guò)冬 [51]。

不僅僅是動(dòng)植物,北極也是很多原住民的聚居地,海冰的變化也會(huì)影響到他們的傳統(tǒng)狩獵。

環(huán)北極圈因紐特協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng) Okalik Eegeesiak 在聯(lián)合國(guó)的一次發(fā)言中說(shuō),“北極是我們的家園,世界上僅剩為數(shù)不多的狩獵文化族群,環(huán)北極圈的因紐特人是其中之一。北極的生態(tài)圈不僅為我們提供食物,也是我們作為因紐特人的重要精神紐帶,北冰洋的海和冰也讓我們的族人可以游牧獲取豐足的資源。隨著氣候變化帶來(lái)的影響,我們的孩子可能再也見(jiàn)不到被我們稱為'獵場(chǎng)’的環(huán)境,也可能再也無(wú)法通過(guò)冰橋在陸地間游牧?!?span> [64]

雖然極地區(qū)域已經(jīng)比1850年代平均升溫了一倍,北極的無(wú)冰季看起來(lái)也已經(jīng)不遠(yuǎn)了,但是好在極地的冰況很大程度上取決于未來(lái)溫室氣體的排放量,將全球升溫控制在1.5 - 2攝氏度之內(nèi),我們?nèi)匀豢梢酝炀葮O地生態(tài)系統(tǒng) [53]

趙晨說(shuō),“我用模型模擬預(yù)測(cè)冰川變化,預(yù)測(cè)的都是幾十年乃至幾百年的尺度,在南極是沒(méi)辦法親身體會(huì)到這樣的變化的。但在南極進(jìn)行科研考察的時(shí)候,我的感覺(jué)就是周?chē)囊磺卸继兇饬?,這里是眼前的企鵝、海豹賴以生存的家園,我們每天做的一些小事會(huì)直接或間接導(dǎo)致他們的生存受到威脅,我希望自己能夠保護(hù)這片最后的凈土。” 
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關(guān)注《知識(shí)分子》視頻號(hào)


END
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