发布时间:2022-01-06 10:01 原文链接:

近年来,不同科研团队对于北极放大效应提出诸多不同观点。例如北极云量和水汽增加导致更多长波辐射反射回海面或冰面;中纬度通过波动和大气环流向北极输送更多热量和水汽;海洋变暖向极地输送更多热量,导致海冰融化;极地臭氧的损耗可能推动了北极气温的极端升高等。

当前,全球气候变暖屡屡引起人们的讨论。由于人们焚烧石油、煤炭等化石燃料,砍伐森林并将其焚烧等行为,二氧化碳等大量温室气体产生,这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度透过性,对地球发射出来的长波辐射具有高度吸收性,能强烈吸收地面辐射中的红外线,导致地球温度上升。

而在全球气候变暖的大背景下,北极的气温增速跟全球其他大部分地区比起来,似乎显得更加“脱缰”:

近年来,北极地区频繁出现高温异常现象。如2018年7月30日,位于北极圈以内250公里的挪威城市巴纳克出现了32℃的高温;2019年7月4日,美国国家气象局发布数据,显示阿拉斯加州的安克雷奇国际机场气温达到32℃,打破50年的高温纪录;2020年6月20日,西伯利亚维尔霍扬斯克监测到38℃高温,创北极地区新的高温纪录。有研究显示,2015年12月至2016年2月,北极地表温度较上次最暖纪录(2011—2012年冬季)高出0.7℃,美国国家海洋和大气管理局(noaa)数据报告显示2018年10月到2019年9月北极的平均气温再次升高1.9℃。

近期,甚至有气候科学团队报告称,北极变暖的速度是全球平均速度的4倍。这一说法是否属实?造成北极增温高于全球平均速度的原因又是什么?

北极放大效应让北极加速变热

以往研究表明,几十年来,北极增温幅度高达1.2℃/10年,是全球地表气温增暖最剧烈的地区,其增温幅度是全球平均增温幅度的2倍以上,这种现象被称为北极的放大效应。

北极在气候系统中发挥着重要的调制作用。而随着全球碳排放量增加,全球变暖效应显著,北极海冰急剧消融,海冰密集度、范围、厚度降低,且具有从多年冻冰向季节性海冰转换的趋势,进而引发一系列气候变化。

正因如此,北极的放大效应备受瞩目,世界各国和气象组织,都对北极气温的变化高度关注。

为什么会有北极放大?近年来,不同科研团队提出诸多不同观点。例如北极云量和水汽增加导致更多长波辐射反射回海面或冰面;中纬度通过波动和大气环流向北极输送更多热量和水汽;海洋变暖向极地输送更多热量,导致海冰融化;极地臭氧的损耗可能推动了北极气温的极端升高等。

“北极放大的驱动机制十分复杂。”甘肃省气候资源及防灾减灾重点实验室主任、教授王海澄说,已有的研究表明,在局地因素方面,主要受到海冰反照率反馈、云和水汽反馈、大气温度的普朗克反馈等影响。而在北极以外的热输送方面,包括海洋环流的向极热输送,大西洋和太平洋海温的调制等。另外,有人也提出,北极环北冰洋陆地区域植被返青期提前、生长季延长以及植被绿度提高等变化,同样会对北极升温形成反馈作用。

关于对北极放大效应成因的解释,中国科学院西北生态环境资源研究院冰冻圈科学国家重点实验室研究员陈金雷最认可的是“北极内部正反馈过程”。

陈金雷说,北极地区的下垫面主要是海洋、海冰,冰的反照率为30%—70%,水的反照率只有20%—30%,冰比水的反照率大很多。受全球变暖影响,海冰厚度和覆盖面积减小,导致海洋吸收太阳辐射能增加,海水变暖又进一步加剧海冰的融化。越来越多的开阔海面对大气也产生了加热作用。

温度测定并不简单

对于北极气温增速大于全球平均,科学家们已经达成了共识,但这一结论是如何产生的?气温测定具体以哪里的温度为准?

对于温度的测定,全球已建立较为密集的地面气象观测站、高空气象观测站网等。世界气象组织《全球观测系统指南》中规定,观测场地所处环境应具有典型的物理、化学和地理特点。观测场地也应满足《地面气象观测规范》。“例如,应将气象观测仪场地选在远离建筑物和树木的开放区域,从建筑物和树木丛到观测区域的距离至少应分别为该建筑物或树木自身高度的10倍和20倍。除岸基观测以外,观测点与水体的距离应该在100米以上。因此,一个观测站点应该代表的是一个较大范围内的温度平均值。”王海澄说。

陈金雷分析,在新发布的报告中,研究人员认为北极变暖速度是其他地区的4倍,是基于几个原因。首先是其对北极区域的界定不同。以往研究中将北纬60度以北作为北极,而此次研究中,研究者认为应该严格按照北极圈,即北纬66.6度来划定北极范围。这样划分理论上会使得放大的倍数增大。

时间跨度较大也是报告得出这一结论的原因之一。陈金雷认为,用于计算变暖的时间跨度很重要,新的报告选择了过去30年进行研究,但过去30年是全球变暖最显著的阶段。

“还有一个原因是大家所用的各种资料不统一。”陈金雷说,要测定气温,观测当然是最准确的,但全球没有那么密集的观测网,所以大家一般使用的是再分析资料和遥感资料,不同机构发布的资料种类很多、时空分辨率不同,所以最终结果也不一致。

“这一结论尚未在学界达成共识。”陈金雷认为,北极变暖较之全球平均的速度,目前公认的数据是2—3倍,2021年北极理事会北极监测与评估工作组(amap)的报告中,这一数据是3倍。

极地加速变热影响不容小觑

同样是极地的南极是否存在南极放大效应?

“研究表明,南极地区也出现了气温升高的现象。”王海澄说,但研究认为,南极地表在西南极呈现快速增暖的现象,而东南极在南半球夏、秋季呈现降温趋势。有学者的分析表明,1989—2018年间,南极地区的地表气温上升了1.8℃,是全球其他地区增温的3倍。许多研究表明南极温度变化与热带海温有关,热带地区西太平洋的海洋温度变化对南极变暖有很大影响,大气环流变化会使更多的温暖空气输送到南极大陆。从这个角度看,南极变暖也有和北极放大效应类似的表现。

无论是近日研究团队认为的北极变暖速度是其他地区4倍,还是学界公认的2—3倍,极地变暖都无疑将给地球和人类带来复杂、潜在的影响。

陈金雷说,对于北极本地来说,一方面在海冰消融影响下,北极航道有望开通,从而会大大缩减东北亚至欧洲和北美的距离,同时有助于北极本地资源的开发利用。但是对于当地生物环境,极地加速变暖会造成不利影响,如需要在海冰上繁殖、休息的北极熊将没有立足之地。

海冰消融还会导致全球海平面上升,这个过程中释放的淡水通过大洋环流汇入大西洋,会改变这些海域的盐度,进一步对天气气候、渔业等带来影响。北极和邻近地区因此易出现极端天气气候事件,包括高温事件以及强降水、暴风雪等其他极端低温事件。陈金雷举例,如去年寒流袭击美国德克萨斯州,2008年我国南方的冻雨等都是北极变暖造成的。

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