北极何时无冰?专家:可能20年后

北极何时无冰?专家:可能20年后
2020年08月21日 09:47 中国科学报

  来源:中国科学报

  作者:崔雪芹

  不久前,全球33家主要研究机构提交了对今年9月海冰覆盖面积的展望。

  其中,中科院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)提交的数值显示,9月海冰面积将减少到380万平方公里,这将是有观测记录以来海冰面积第二小值,仅大于2012年创纪录的357万平方公里。

  国际社会非常关注何时会出现北极夏季无冰状态,即北冰洋的海冰面积小于100万平方公里。

  中国气象科学研究院研究员任宏利告诉《中国科学报》,这个时间节点可能在未来20~30年出现。

  不过,科学家对北极何时出现夏季无冰状态还有争议。

气候变化可能意味着许多北极熊的灭绝。 图片来源:All Canada Photos/Alamy气候变化可能意味着许多北极熊的灭绝。 图片来源:All Canada Photos/Alamy

  最新海冰覆盖面积预测

  
根据卫星观测数据,北极海冰的覆盖面积每年3月份最大,9月份最小。

  不久前全球33家主要研究机构提交了9月北极海冰面积展望,包括16个数值模式预测结果和14个统计预测结果以及3个定性分析结果,但各机构提交的结果有较大差别。

  中科院大气物理研究所副研究员魏科介绍,其中美国华盛顿大学提交的预测数值最小,仅为320万平方公里;其次为美国国家海洋和大气管理局地球物理流体动力学实验室提交的预测数值,为350万平方公里;LASG提交的预测数值是380万平方公里,这三组数据都低于400万平方公里,远低于所有模式的中值范围。

  而美国海军研究实验室ESPC系统、挪威METNO SPARSE、法国APPLICATE CNRM等的预测,均大幅度高于所有模式的中值范围,例如,ESPC系统的预测数值为620万平方公里。

  对此,美国纽约州立大学教授刘骥平指出,今年春季的西伯利亚热浪引发了俄罗斯沿岸的海冰较早退缩,导致拉普捷夫海和巴伦支海的海冰范围非常小。

  同时,今年入夏,北极出现了异常高温,比如6月20日,俄罗斯西伯利亚地区维尔霍扬斯克市白天最高气温达到了38℃。

  这是一个罕见的数值,因为历史同期此地的最高温度仅为22℃。不排除今年9月北极海冰面积倾向“低于400万平方公里”。

  全球气候变化的“放大器”

  极海冰面积在地球系统中起着至关重要的作用。

  海冰反射了高达80%的入射阳光,起着降温作用,海冰面积大小调制了进入地球系统入射太阳光的多少。

  当气候变化导致温度升高时,海冰消融加剧,极昼入射的太阳光可以更多地进入海洋,海水吸收更多热量,温度升高更快,进而导致更大规模的海冰消融。

  这是一个正反馈过程,彼此加强,对全球气候变化起到“放大器”的作用。

  在全球变暖过程中,北极地区的增暖幅度可达全球平均值的两倍以上,这被称作“北极放大”现象,会加剧全球变暖和北极海冰的消融。

  “北极海冰面积比上世纪70年代已经减小了40%,而总冰量则大幅度减少70%。”魏科说。

  2019年9月25日,联合国政府间气候变化专门委员会发布了《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》,评估了最新的关于海洋和冰冻圈的变化、影响和适应对策,体现了目前科学界对于海洋和冰冻圈的最新认识。

  报告指出,全球海洋和冰冻圈变化加速,在有卫星观测的1979年至2018年期间,北极9月份海冰范围以每10年约12.8%的速度快速减少,目前阶段的海冰范围是至少1000年里的最小数值。

  北极海冰也在持续变薄,1979至2018年期间,5年以上厚冰的面积减少了约90%。

  作为全球气候变化的“指标和放大器”,全球冰冻圈的健康和稳定是气候系统稳定的基石,其快速消融必然会深远影响高寒地区的生态系统、海岸线稳定与人居环境,同时也将进一步调制全球气候系统,影响极端事件的强度和频次。

  例如,北极熊、海象和鲸鱼依靠海冰的存在维持它们的狩猎、繁殖和迁徙习惯,大幅度的海冰减少,将对北极地区的生态系统产生深远的影响。

  “北极海冰范围和面积异常变化,将深刻影响航海安全和北极周边生态系统,对中低纬大气环流演变和极端天气气候事件的发生都有重要影响。”任宏利指出。

  北极海冰预测非易事

  北极海冰预测可以为全球气候变化监测、北极航道利用、北极资源开发、北极地区环境评估等提供科学依据和参考。

  “现在北极海冰的预测变得越来越重要,我们需要能准确预测北极海冰的手段与技术。然而,海冰的预测还是非常难的。”刘骥平强调说。

  他表示,要想做好预测,需要建立一个非常复杂的数值模式,这个模式包括大气、海冰与海洋等,要考虑它们之间的相互作用,求解一系列非常复杂的数学物理方程,再进行预测。

  “我们主要通过模式对北极海冰进行预测,中国气象局的中国多模式集合预测系统(CMME),可每月发布南北极海冰预测业务产品。”任宏利介绍说。

  还有一个手段是卫星遥感。刘骥平指出,只有高分辨率的卫星,才能够看到海冰的形态演变状况,提供短时海冰的监测。

  但高分辨率卫星遥感在极地面临很大的挑战。被云覆盖的海冰监测,使得高分辨率可见光和近红外卫星遥感效果大打折扣;微波卫星遥感可以穿透云,但分辨率较低。

  魏科表示,制定合理的政策和措施,进行长期的减排和短期的气候变化适应,是应对气候变化影响和风险的应有之义。

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