《20 世纪初北极海冰开始减少》

  • 来源专题:物理海洋学知识资源中心
  • 编译者: 张灿影
  • 发布时间:2019-09-09
  • 在过去几十年中,伴随着全球大面积变暖,北极海冰迅速减少。两者的发生速度都比气候 模型预测的要快得多,而观察到的北极变暖远强于全球平均水平。预测表明,北极夏季海冰可 能在接下来的五十年甚至三十年内逐渐消失。

    虽然 20 世纪北极地区的变暖已有详细记载,但海冰对突然变暖的反应我们知之甚少,目 前尚不清楚海冰开始减少的时间。该地区的数据覆盖受到严格限制,基于观测的卫星数据只能 从 20 世纪 70 年代以来获得,时间太短而无法准确校准气候模型。

    因此,有限的观测记录阻碍了对海冰长期变化的评估,导致在全球变暖背景下对其未来演 变的预测存在很大的不确定性。在缺乏仪器数据的情况下,环境变化的自然档案,作为所谓的 代理可用于进一步延伸气候数据。

    在这项发表于《Geology》杂志的研究中,Steffen Hetzinger 及其同事首次使用新开发的珊 瑚藻长期结壳原位替代物,每年解决了高海拔斯瓦尔巴特群岛(79.9°N)过去海冰变异的 200 年记录。这种光合作用的底栖海洋植物的年增长和 Mg / Ca 比率在很大程度上取决于浅海底的 光照有效性,记录了季节性海冰覆盖的持续时间。

    这为研究过去的海冰变化提供了一种新的可能性,与以前主要档案的重建不同,它提供了 每年从表层海洋直接测定的原位代理。由于仪器数据的有限性,目前的研究主要集中在 20 世 纪后期以来的海冰衰退。这项研究的结果为 20 世纪初北极海冰衰退的初期提供了证据,而不

    是通过较短的观测记录和基于陆地的重建来捕捉。

    (侯颖琳 编译;於维樱 审校)

  • 原文来源:https://pubs.geoscienceworld.org/gsa/geology/article/573355/Early-start-of-20thcentury-Arctic-se aice-decline
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    • 我们对北冰洋海冰的了解主要来自于卫星,自1979年以来,卫星从上方拍摄到了海冰的减少。华盛顿大学泛北极冰海和模拟系统(PIOMAS)是测量冰层厚度的主要工具。到目前为止,该系统只能追溯到1979年。 一篇新论文将北极海冰量的估计延伸了一个多世纪,直到1901年。它使用了现代计算机模拟和历史观测,其中一些是在20世纪初美国海岸护卫舰前身的船只上手写的航海日志。 Axel Schweiger说:“今天北冰洋的海冰量和目前的损失率在110年的记录中是前所未有的。” 这项新研究首次使用了航海日志对海冰的观测,这些日志直到最近才能在华盛顿特区的国家档案馆看到,但是通过旧天气的数字成像和转录,科学家和公众可以获得这些罕见的关于19世纪末和20世纪初北极地区的天气和海冰状况观测结果。 “这些独特的历史观测可以帮助我们了解今天北极地区正在发生的快速变化,”Wood说。 虽然历史海冰观测资料尚未直接纳入海冰模型,但通过对模型与早期观测资料的抽查,证实了该工具的有效性。 新的更长记录为大风暴或其他不寻常事件提供了更多背景,并为研究北冰洋海冰系统提供了新方法。 “我们对海冰厚度和变化的观察是如此有限,”Schweiger说。 “我认为人们将开始分析这一记录,人们可以提出许多问题来帮助了解北极海冰并预测未来。” (侯颖琳 编译, 於维樱 审校)
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    • 据加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所(Scripps)当前和以前的研究人员的说法,在工业时代以来排放的2.4万亿吨之上,失去剩余的北极海冰及其将太阳能反射回太空的能力相当于向大气中增加了一万亿吨二氧化碳。 按目前的速度,这大致相当于25年的全球二氧化碳排放量。因此,它将加快超过工业革命前世界所经历的气温2℃的全球变暖门槛的到来。包括2018年10月发布的政府间气候变化专门小组特别报告的作者在内的科学家和分析人士表示,如果超过这一门槛,地球将面临灾难性破坏的风险,包括更强烈的热浪和沿海洪水、陆地物种的灭绝以及对食物供应的威胁。 这项研究结果发表在6月20日的《地球物理研究快报》(Geophysical Research Letters)上。研究人员使用直接卫星观测来评估潜在的无冰北冰洋的影响,得出结论,海冰的损失将为地球系统增加全球平均0.7 W/㎡的太阳能加热,其中0.21W/㎡已经发生在1979年和2016年。由于北极融化而进入地球系统的额外热量相当于二氧化碳浓度从百万分之400增加到456.7。 斯克里普斯大气与气候科学教授Ramanathan提出,失去北极海冰的反射能力将导致相当于1万亿吨二氧化碳的变暖,并将2℃的阈值提高25年。任何合理的政策都会使防止气候变化成为世界各国领导人的首要任务。 虽然本文提出了一个最糟糕的情况,科学家的观察显示北极正在迅速融冰,计算机预测模型实际上低估了这种趋势的程度。斯克里普斯气候、大气科学和物理海洋学教授Eisenman提到,他们分析了来自世界各地建模中心的40种气候模型,没有一个模型能像近几十年来观测到的那样,模拟北极海冰在全球变暖程度下消退的程度。这促使他们使用一种以观察为重点的方法来研究所有剩余的北极海冰消失的情况,比模型模拟的速度要快得多。 由同一小组早先的一项研究计算出,1979年至2011年期间北极地区的冰量增加了6.4 W/㎡,全球平均水平相当于同期二氧化碳影响的25%。另一项研究表明,多年来幸存下来的更厚的冰层已经减少到现有冰的1%。关于北极可能成为季节性无冰的时间存在很大的不确定性,一些研究表明,最近的趋势可能会导致北极地区在21世纪20年代就变成无冰地区,而另一些研究则表明应该在2030年或更晚,这取决于包括未来变暖和自然变异性在内的各种因素。 这项研究中一个非常有趣但有些预期的方面是量化云覆盖的潜在变化对反射阳光量的影响程度。对于基线计算,作者假设云层保持不变。然而,他们计算出,如果北极冰层的消失伴随着云层的完全消失,那么增加的总变暖可能会增加三倍。相反,如果北极地区经历了完整的云层覆盖,那么整体变暖可能是一半。在所有考虑的情况下,该研究的结论是,完全北极海冰损失的辐射加热可大大加快未来全球变暖的速度。在基准情景下,它将使全球变暖提前25年。作者说,这将大大缩短适应气候变化的时间和实现碳中和的时间。 由于北极在调节全球气候方面的作用是气候保护链中的一个关键环节,因此应该成为全力以赴保持其强大和安全的重点。 (刁何煜 编译) 图片源自网络