北极海冰最快可能在六年后完全融化?为何我们都应关心这一趋势?

学术   2024-10-20 17:31   北京  
图源:Pixabay

导读:

      2024年3月,Nature Reviews Earth and Environment发表的一项研究显示,北极的海冰最快可能在本世纪30年代的夏季完全融化,也就是说可能在6-16年内发生。

      这一预测令人担忧。我们这颗蓝色水星球的复杂和伟大,其中重要的一点,是通过全球水循环,因而各种极端天气都可以与几千公里外的北极冰盖联系起来。随着全球气候变化的发展,蓝色水星球上高温、暴雨、洪水等极端天气陡增,甚至沙漠等极端干旱地区都会频繁遭遇洪水。

      全球变暖对人类的影响不容忽视。人类该何去何从,这不单单是气候学家、水资源学者所关注的,也是每个个体需要了解和思考的问题。

贺莉 汤秋鸿 | 撰文

被称为地球“三极”的北极、南极和青藏高原,是全球对气候变化最敏感的地方,被称为气候的“放大镜”。中国气象局在2024年9月新闻发布会上发布的《极地气候变化年报(2023)》表明,1979年至2023年,北极增温是同期全球升温速率(0.18℃/10年)的3.4倍。

地球是作为一个整体在运转。北极温度变化改变全球气候模式,导致极端天气气候事件发生,例如热浪、暴雨、洪水极端事件频发。甚至世界上离海洋最远的地区——塔克拉玛干沙漠的洪水都是全球气候变化带来的极端天气,都有北极冰盖融化的影响。具体来说就是,北极温度变化,海冰消融,北极边缘海的蒸发量增加,进一步引起陆地降水量变化,北部高纬度地区冷季降水和极端暴雪不断增加。气候变化和北极变暖可能导致热带降水带向两极转移,中纬度地区极端天气事件增加,中纬度和亚热带地区更加干旱。

北极海冰平均面积约1000万平方公里,每年3月份面积达到最大,9月最小。地球变暖,“北极放大”效应意味着北极和南极地区的温度上升速度加快,其气温升高的速度是其他地区的两倍。卫星观测到的北极海冰覆盖率明显下降。2002-2021年北极海冰总体覆盖范围呈快速缩减趋势;每年最小海冰覆盖范围(9月份)在近20年平均下降10.1万平方公里,缩减范围超过200万平方公里,到2021年9月,海冰覆盖范围为396万平方公里。

气候变化下,北极地区自更新世(Pleistocene)残余的冰川和冰盖正在融化。北极冬季多年冰快速缩减,逐渐被一年冰取代;冬季多年冰在总海冰覆盖范围中的占比从28%下降到13%。NASA的GRACE卫星计算出,从2002年到2017年,地球冰川损失了2790亿吨冰,相当于近2536亿立方米的水量。在过去25年中,NASA卫星显示海平面上升了75毫米。

图1  北极海冰急剧退缩(NSIDC, Fetterer et al., 2017)

北极的快速变暖伴随着海冰消融和北冰洋开阔水域增加,有利于海冰消融区蒸发增强,给大气输送了更多的水汽和能量。这种变化对全球气候系统和北半球陆地降水模式产生了深远的影响。

研究结果表明,在1980至2021年冷季期间(10月-3月),北极海冰覆盖面积减少了约30%,来自海冰消融区的蒸发对北半球陆地降水的总水汽贡献相对增加了32%。由海冰消融引起的水汽供给增强对高纬度陆地降水产生了显著影响,尽管源自北极海冰消融区的水汽仅占高纬度陆地降水总量的8%,但其强劲增长贡献了降水增长趋势的42%。部分北极海冰消融区水汽传输至中纬度地区,补给中国新疆北部地区降水,影响当地冬季积雪。

图2  北极消融区蒸发水汽贡献的陆地降水变化(Liu et al., 2024)

全球气温整体持续升高,北极地区变暖更快,这种温度变化趋势使得南北温度梯度减小,从而减弱西风带环流。西风带强度减弱,容易形成南北移动的经向气流,此时北极地区的冷空气就可以顺势向南入侵。在全球气候变暖背景下,北极极涡强度减弱,极涡内的冷空气分裂南下,导致受其影响地区出现强寒潮,中纬度地区强寒潮出现频率上升。

图3  北极海冰面积指数与冬季寒潮频率(a-c)及地表气温(d-f)的关系(Tang et al., 2014)

总体上说,北极海冰通过调节地表能量和水分平衡,影响全球气候,在全球气候和全球水文循环中发挥着关键作用。由于海冰的反照率远远大于海水,因此海冰减少后海水将吸收和储存更多的太阳辐射能量,从而进一步加剧北极升温、影响海洋表面的热量平衡及气候系统。数百万平方千米的冰盖与海水之间的切换,对北半球中高纬度的影响尤其明显。

中国气象局发布的《中国气候变化蓝皮书(2024)》(以下简称《蓝皮书》)指出,全球变暖趋势仍在持续。气候持续变暖对我们家园的影响既有洪旱灾害等的直接影响,也有对粮食和生态等的间接影响。

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布了第六次评估报告《气候变化2023》也指出,在这种变暖水平下,全球旱地的9.5亿人将经历缺水、热应激和荒漠化,而全球遭受洪水威胁的人口比例将增加24%。

据Plug and Play Tech Center估计,到2050年,“将有30亿人无法获得适当的住所”,即在30年内增长200%。

联合国难民事务高级专员公署(United Nations High Commissioner for Refugees)表示,过去十四年来,平均每年有2100万人因与气候相关的天气事件而被迫流离失所;到2050年,可能会有高达12亿气候难民——这几乎相当于地球上每七个人就有一人。

联合国基金会(United Nations Foundation)在2020年的“Climate Change and the Future of Food”在报道中警告称,到2050年,全球粮食产量可能会下降多达30%,引发大规模饥饿、饥荒和死亡,并伴随历史性的人口大迁徙。

未来全球气候持续变暖,对我们和我们的家园的影响不容忽视。人类该何去何从,这不单单是气候学家、水资源学者所关注的,也是每个个体需要了解和思考的问题。

作者简介:

贺莉,中国科学院地理科学与资源研究所副研究员;

汤秋鸿,中国科学院地理科学与资源研究所研究员,《蓝色水星球》译者。

参考资料:

Jahn, A., Holland, M.M. & Kay, J.E. Projections of an ice-free Arctic Ocean. Nat Rev Earth Environ 5, 164–176 (2024). https://doi.org/10.1038/s43017-023-00515-9

《蓝色水星球》

[美] 杰里夫·里夫金 著

汤秋鸿 / 陈少芸 译

中信出版社

2024年9月 出版


在全球化的今天,随着人类对生态的无节制侵蚀,地球的水循环系统正面临巨大的危机,我们正在进入第六次大灭绝时代。在未来80年内将有50%的物种面临灭绝威胁,到2050年,可能有35亿人口会因水相关问题而面临食品安全风险,可能有10亿人口生活在无法应对新的生态威胁的国家中,这将导致大规模人口流动和强制性气候迁移。而由此会进一步加剧全球的地缘政治问题,引发诸多纷争。

未来学家里夫金认为,我们要开始重新学习如何适应这个生机盎然、不断演化并自组织的水蓝星球,在先进的科学基础与技术进步推动下,与我们的水蓝家园和谐共生。他系统梳理了人类利用水资源的“城市水利文明史”,和其背后的思想脉络,从根本上反思了人类将大自然视为“资源”并无边界地攫取、利用的观念史;同时,他也预判了生态灾难下的人类社会新形态——气候大迁徙时代、瞬时社会、生物区治理、室内垂直农业等,为人类应对生存危机提出了高屋建瓴的方案。

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