【科学向未来】
光明日报记者 齐芳
2017年冬季，中国多地出现多次极寒天气事件。2018年春，多地又出现高温天气。去冬今春，北极海冰覆盖范围异常偏少，基本处于有卫星观测记录以来的历史第二低值。正在北极进行大气观测的中国科学院大气物理研究所研究员周立波说：“初步的观测结果显示，北极新奥尔松地区2018年各月平均气温均大于正常值，特别是2018年2月，较正常值高近10℃，北极地区海冰面积也有大面积缩减。”那么，北极海冰的快速减少和中国极端天气事件频发有联系吗？
我国科学家在北极开展工作。 周立波摄/光明图片
我国科学家在北极开展工作。 周立波摄/光明图片
北极海冰会消失吗
中国科学院大气物理研究所研究员周立波介绍，北极大气科学实验地点选择在巴斯瓦尔巴德群岛新奥尔松地区，这里是北大西洋与北冰洋连接处，是北极快速增暖的重要区域。他们将在这里进行为期一年的观测。
周立波最直观地观察到了实验附近区域海冰的消融情况，“北极急剧升温和海冰大面积减少对北极熊的生存构成了威胁，北极地区村庄经常有熊出没，我们刚刚抵达北极黄河站的时候，就遇到了北极熊在周围出没，而且特别瘦。”
中国科学院大气物理研究所研究员刘骥平长期从事北极海冰变化的研究。他说：“自2012年北极海冰面积出现有卫星观测记录以来的最低值之后，北极海冰覆盖面积维持在一个异常偏少的状态。”
刘骥平非常关注夏季，特别是9月份北极海冰面积。他介绍“北极海冰的面积在每年9月达到最小值，这个极值是我们非常关心的，代表着北极海冰的消融程度。”刘骥平说，自20世纪70年代末，科学家们开始持续、系统地观测北极海冰演变，发现北极海冰的面积持续减少、厚度不断变薄。“刚开始观测的时候，北极9月海冰面积约有800万平方公里、平均厚度约3米；现在面积大概是400万平方公里，厚度只剩约1.5米。”
那么，北极会不会出现无冰的情况？刘骥平回答，根据对现有的地球系统模式预测的分析，到本世纪中期，北极的夏季很可能不再有海冰，“科学上讲的无冰，是指海冰面积小于100万平方公里”。
刘骥平介绍，与南极和格陵兰冰盖、青藏高原冰川情况不同，科学家们无法通过海冰冰芯反推地球历史上是否出现过北极无冰的情况。刘骥平说：“有科学家从海底沉积物等推测，北极夏天也曾有过十几度的高温，出现过无冰的时候。但这个证据并不充分，没有得到科学界公认。”
北极海冰消融会产生哪些影响
北极海冰的消融会让全球气候出现极端变化吗？
周立波认为不会发生极端的情况。刘骥平也认为，北极海冰消融不会对全球气候产生颠覆性的影响，但“对中高纬度地区天气气候影响比较大，出现极端天气事件的频率将会增加”，“特别是对冬季的影响更大，严寒天气事件可能增加”。刘骥平说，简单地说，北极变暖导致南北温度梯度变小、中高纬的西风减弱，这种环流变化使得中高纬阻塞形势出现的频率增加，进而增加了冷空气从北极向中高纬度地区入侵的频率，造成部分地区出现低温异常。近期的研究还表明，我国冬春季易出现灰霾也与北极海冰消融有一定关系，“北极海冰消融会影响大气环流，导致中高纬度部分地区冬春季风速减弱，污染物不容易扩散”。
周立波介绍，北极地区是地球大气的冷源之一，驱动着北半球大气甚至是全球大气环流。大气环流的变化将会对全球气候产生影响，对中国也会产生影响，“例如2016年1月，北极地区出现极暖天气，暖空气通过东亚大槽将冷空气挤压到中国。这是我国东北2016年初出现冷冬的主要原因。”
北极海冰消融的影响不仅仅在气候方面。刘骥平介绍，海冰对海岸线有保护作用，海冰的消融会让海岸线受到侵蚀。而北极生物圈更会因北极海冰的消融遭受灭顶之灾，“不仅仅是北极熊、北极狐等动物，在北极生活的人类，比如爱斯基摩人的传统生活方式也将难以为继”。
但凡事都有两面性，北极海冰消融也可能给人类带来便利。刘骥平介绍，北极海冰消融使北极通航变成可能，“经过测算，北极航道比传统航道能节省两周时间，从而节省燃料、减少温室气体排放”。而且北极埋藏着大量石油、天然气和矿产资源，海冰消融也有利于自然资源开发。
中国科学家正努力解开一个个问号
两位科学家都坦承，我们对北极变化及其对全球气候的影响都还不足够了解，对未来的预测仍然有许多问号。刘骥平说：“北极对全球气候变化的反应非常敏感，也反过来影响全球气候变化。但这个影响有多大？程度有多深？我们还无法给出确切的结论。这需要在较长时间尺度里进行持续的观测、积累足够多的数据，才能去了解。此外，我们还要利用地球系统模式模拟进行验证，才能知道我们的预测是否正确。这是一条很长的路。”
“我们现在知道，地球的各个系统通过遥相关、大气环流变化、海冰变化等方式相互影响的，但是这些可能都是表象，本质还不十分清楚。”周立波也说：“我们每个人都有自调节性，更何况是大自然。目前我们对地球系统的了解还非常有限，不能把这些已知扩大化。”
科学家们现在正试图深入了解北极。周立波主要的研究方向是北极大气，正带队在北极布置观测设备，在为期一年的时间里，科学家们希望能够得到更多数据，以回答三个问题：第一，北极重点地区典型下垫面上（陆地－海洋－冰雪）的物质能量交换如何？第二，北极重点地区大气垂直结构和变化规律如何？第三，北极特殊的天气对于我国天气和气候的影响如何？
周立波解释，地球的能量来源于太阳，太阳以短波形式向地球地面输送能量，同时地面以长波形式向外释放能量。两者的差异造成了地面与大气间的能量交换，形成了简单的地气能量平衡。“大气精细结构是指表征大气状态的参数，例如气温、湿度等，的垂直分布，垂直分辨率较高，我们称之为精细结构。”周立波说：“此次目的主要是获取北极重点地区高垂直分辨率的大气热力和动力结构，也就是观测资料，其余的都是下一步的工作。”
刘骥平主要的研究方向是极地海冰对全球变化的响应和反馈。“我国每两年左右会进行一次北极科学考察，布放各种观测仪器，对大气、海冰和海洋进行观测。但这些观测都是非连续性的，针对的是具体的科学问题。总体来说，我们对北极的研究与国际先进水平相比，还是有差距的。卫星遥感是北极海冰观测和研究的主要手段。目前，我们还是主要依靠美国的卫星数据产品。我国发射风云卫星后，我们有了自己的卫星数据。但风云卫星针对北极观测的时间比较短，数据精度有待提高。这需要我们加强自己的算法和软件的开发，以对数据进行提取和分析。”
气候是一个整体，极地的变化必然会对全球气候产生巨大影响，了解清楚才能未雨绸缪、做好应对。中国科学家正在为此努力着。
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南极冰盖和海冰有什么变化
一个国际科学家小组经过近十年间对南极冰盖的研究后发现，从1992年起，南极冰盖的融化导致海平面上升7.6毫米，而且最近5年又上升了差不多3毫米。
光明图片/视觉中国
卫星数据显示，2012年前，南极冰盖以每年760亿吨的速度减少。此后融化速度急剧增加，从2012年到2017年，南极大陆每年失去2190亿吨冰，相当于每年海平面上升0.6毫米。
与南极冰盖消减相反，南极海冰在过去40年出现了增加的情况。中国科学院大气物理研究所研究员刘骥平介绍，自20世纪70年代以来，南极海冰的覆盖面积总体显著增加，但存在非常大的区域差异。研究指出，这在一定程度上是由于南大洋水循环加强，降水以雪为主。这一方面增强了表面反射率，有利于海冰的维持，另一方面降低了海洋上层盐度，使海洋上层结构更趋稳定，减缓温暖的深海洋流上升引起的海冰融化。
也有研究指出，南极海冰的增加与南极上空臭氧洞扩大，南极大陆变冷，绕极西风加强有关。也可能与南极冰盖融化，冰山落入海中，其融化使海洋上层结构变得更稳定有关。
“但我认为，在全球气候变暖的总趋势下，南极不会独善其身，南极海冰必然会减少，只是我们目前无法预测这个拐点在哪里。”刘骥平说：“值得注意的是，2014年南极海冰覆盖面积增量达到有观测记录以来的最大值，然后很快很快异常减少。也许南极海冰进入长期减少的拐点就要到了。”
（综合新华社、光明日报记者报道）
《光明日报》（ 2018年06月21日 13版）
2024.11.5-11.10
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