人类一直生活在地球上,这个星球的北极圈是一个巨大的海冰帽,每年冬天海冰的覆盖范 围会扩张,而夏天则会收缩。关于北极海冰正在减少的认识并不新鲜:卫星观测显示,自 1979 年以来,9 月份(即在海水结冰之前,海冰最少的月份)北极海冰的数量已经每 100 年下降了
13%。预计北极海冰大幅度的减少将会在未来不断继续下去。海冰覆盖面积的收缩会降低地表 反照率,导致地表对太阳的吸收更大,从而加剧变暖,并推动海冰的进一步融化,这种海冰反 照率反馈是北极气候变化的关键驱动力。
近几十年以来,科学家一直尝试依靠一系列全球气候模式来预测未来北极海冰的发展变化, 全球气候模式可以用来模拟气候系统响应进入大气的二氧化碳。但这些模型的预测结果却大相 径庭,差别很大。在目前这一代全球气候模式中,
一些模式结果显示在 2026 年北极海冰会在 9 月份 出现无冰情况;而另一些模式则认为这种北极无 冰现象最晚将在 2132 年才开始出现。关于北极海 冰覆盖面积减少的预测结果分歧如此之大的一个 主要原因就是,他们对一个叫做海冰反照率反馈 的过程看法不同。这个过程发生在一块海冰完全
融化时,揭开了比冰更暗、吸收更多阳光的海水表面。太阳光或反照率在地表反射率的变化, 会导致更大的局部变暖,进而导致更多的冰融化。这种反馈循环进一步加剧了气候变暖和海冰 的融化,这也是北极地区温度升高速度是全球其他地区两倍的原因之一。
只有试图确定哪些全球气候模式在测定海冰反照率反馈的影响方面最现实,才可以认为这 些气候模式可以得出最现实的北极海冰减少预测。幸运的是,至少是出于研究的目的,海冰反 照率反馈不仅会因为气候变化而在很长一段时间内发生,其反馈过程还会在每年夏天海冰融化 时发生。在过去的几十年中,卫星观测跟踪了季节性融化和由此产生的反照率反馈。
他们评估了 23 个模型对 1980~2015 年间北极地区季节性冰川融化的描述,并将它们的模 拟结果与卫星观测结果进行了比较。最终他们保留了最能捕捉实际历史结果的六个模型,并丢 弃了那些被证明是偏离实际结果的模型,从而可以进一步缩小对北极九月无冰情况的预测范围。
在作者早前的一个研究中,就率先提出了利用气候中的观测结果来评估全球气候模型对未
反馈,但涉及到雪损失,揭示了较暗的陆地表面。)此后,随着其预测精度的不断提高,雪反 照率反馈在气候科学中得到了广泛应用。
北极海冰的命运对于气候科学家来说是一个关键的话题,因为它在世界其他地区的温度中 扮演着重要的角色。并且,北极海冰是地球系统的一个关键组成部分,因为它具有高度反射性, 可以保持全球气候相对凉爽。此外,大洋上冰层损失还涉及其他环境和经济问题。海冰对北极 生态系统、渔业和依赖该生态系统的土著人民至关重要。而随着北极海冰的消失,更多的水域 被用于商业航运和油气勘探,这给一些国家带来了经济机会,但也会进一步加剧温室气体排放
和气候变化。
(郭亚茹 编译;於维樱 审校)