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寒冷北极频频“高烧”为哪般

本刊记者 李海燕 《 人民周刊 》(

    北极气温的“高烧”现象虽然是天气尺度现象,但与海冰融化、气候整体增暖的背景有密切联系。

    北极在人们心中的印象是极寒极冷的冰雪天地。然而,据美国国家海洋和大气管理局发布的分析数据显示,2月10日,北极附近急剧升温,气温比正常水平高出大约27°C。2015年底的一天夜里,北极突然升温36°C,让全球很多国家开启了“速冻”模式。为何如此寒冷的北极近几年会频繁出现“高烧”现象呢?《人民周刊》记者来到了中国气象科学研究院极地气象研究所,来探寻关于北极“高烧”的前因后果。

    《人民周刊》:北极近年来为何频频“高烧”?

    极地气象研究所:北极地区的“高烧”是指北极地区的气温在短时间内骤然上升的现象,又称为北极爆发性增温。这种现象主要是由于北大西洋气旋引起的。在大西洋上形成的气旋前部所携带的温暖气流直接进入北极圈,暖空气源源不断地进入北极中心地区,导致北极地区的寒冷气团被迫南下。但是,暖空气入侵并不持续,北极很快被冷空气回填,气温回复常态。北极的爆发性增温主要发生在冬季,今年2月10日北极附近急剧升温,较正常年份高出大约27℃,这种现象是由较强的穿极气旋及其和伴随的暖湿气流向北极中心区输送引起的。增温过程中高空大气向冰面输送热量,导致海冰破裂,海冰硬度的脆变,减缓了海冰厚度的增长速度,这种过程可能是北极海冰面积和厚度减少的重要原因。北极气温的“高烧”现象虽然是天气尺度现象,但与海冰融化、气候整体增暖的背景有密切联系。

    《人民周刊》:北极海冰融化的原因是什么?它是一种单纯的气候现象,还是掺杂了人类活动的复杂结果?

    极地气象研究所:北极海冰消融主要受到热力学和动力学过程影响。热力学方面,冰雪的反照率远高于其他表面,这种对比导致了冰雪正反馈作用:海冰增多时,地表反照率增加,海水吸收的太阳辐射减少,地表温度就会降低,低温就会加速海冰的凝结。当海冰减少时,恰恰相反,上层海水和地表大气都显著增暖,海冰消融的速度也会大大加快。海冰越多结冰越快,海冰越少消融越快。在全球变暖的背景下,这一正反馈作用可能是导致过去40年海冰持续消融的重要原因。动力学方面,风场的异常是海冰急剧消融的关键。北极地区盛行东北风,大风可将北极中心地区的海冰向南推动,南部温暖的海水则会加速海冰的消融。尤其在海冰比较薄的时候,风场的影响更大。

    《人民周刊》:北极增温效应会对全球气候产生什么样的影响?

    极地气象研究所:北极快速增温伴随着海冰的大范围减少,而北极海冰强烈地影响着高纬的近地面条件,由此进一步影响本地以及遥远地区的气候。根据最近的研究,大气环流的变化与北极海冰的减少有密切关系。受到冰雪正反馈的影响,海冰减少导致北极增暖幅度远高于全球平均水平,北极与中高纬的温差减小,中纬度西风减弱,会使中高纬度地区出现更多的阻塞形势,北极的冷空气更容易入侵到中高纬度大陆,从而造成北半球中高纬地区出现低温异常。其次,由于秋冬北极增暖、海冰减少,增加了海面蒸发,使北极大气水汽含量增加,又导致中高纬地区大雪和暴雪事件增多。

    近几十年,北半球冬季许多地区,如美国、中国和欧洲等地区都发生了极端严寒事件,并伴随强烈的风暴和暴风雪以及破纪录的冰雪冻雨事件。例如,2016年1月20~25日,受北极大气环流变化的影响,“boss级”寒潮袭击我国,我国自北向南陆续出现大风降温天气。据国家气候中心数据显示,2016年1月20~25日,全国共529个气象台站过程降温超过12℃。这次强寒潮过程还对日本西部地区造成影响,导致冲绳出现有观测以来的首次降雪,甚至向南席卷到泰国,造成14人死亡。2016/2017年冬季,美国多次遭受暴风雪袭击:2016年12月17日,美国中部和东海岸大部分地区遭遇暴风雪袭击;2017年1月7日,欧美多地遭遇超强寒流;2017年3月14日,名为施特拉(Stella)的暴风雪肆虐美国东北部,多地降雪量已超过1英尺(约30厘米),宾夕法尼亚州以及纽约州的部分地区降雪量接近2英尺(约60厘米),五千多万人的生活受到严重影响。

    《人民周刊》:和北极相比,南极的增温效应现状如何?为什么2016年的南极增温效应和海冰融化开始与北极同步?

    极地气象研究所:和北极相比,南极的增温效应较北极偏小。近几十年,南极增温显著的区域主要位于西南极的南极半岛地区,而东南极大陆增温并不明显,个别站还有较明显的降温趋势,我国的南极长城站和中山站分别位于西南极和东南极,两站的观测资料也证明了这一点。南极为陆地,陆地比热容小,升温和降温都快;南极海拔较高,所以气温相对较低;南极中心为极地高压区,气流由中心流向四周,阻挡了来自低纬度的暖空气,南极周围的西风环流同样阻止了外界暖流的进入。

    而南极增温效应较北极偏小的原因可能如下:第一,南极远离人类活动影响的中心区域;第二,南极周边被海洋环绕,形成了全球最强的西风环流,南极大气相对更隔绝;第三,南极有大陆和千万年形成的厚冰盖,下界面更加稳定而难以改变,相对于经过多年积累导致北极气候变化从量变到质变,南极气候要实现质变所需要的外强迫可能要大得多,时间也要长得多。

    2016年南极增温效应和海冰消融与北极开始同步,2016年11月南极海冰覆盖面积为有记录以来同期低值,表现出与北极海冰一致性变化趋势,目前这种现象的成因还不够清楚,需要加强研究。

    《人民周刊》:面对极地增温效应逐步加剧的现状,我们能为极地气候环境的保护做出什么努力?

    极地气象研究所:北极地区是全球气候变化的关键、敏感和脆弱区域。北极变暖毋庸置疑,随着北极剧烈而持续的增暖,北极海冰也在以超出人们估计的速度消融。IPCC AR5指出,人为强迫很可能对1979年以来北极海冰的损耗做出了贡献。在21世纪随着全球的持续变暖,北极海冰将很可能继续减少。

    全球变化不仅是科学问题、环境问题,更是能源问题、经济问题、政治问题。我们应该正确认识全球变暖,人类只有一个地球,南北极是地球上最后的净土,在这片地区生存的动物、植物非常脆弱,如果我们人类的活动影响甚至污染了这片地区,可能导致不可恢复的结果,最终还是会影响到我们人类的生存环境。所以我们每个人都应该从小事做起,绿色生活,保护环境。

    各个国家特别是环北极国家,在研究极地或者开发极地时,应该采取保守的态度,充分评估这些活动对极地特殊环境的影响。

寒冷北极频频“高烧”为哪般
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