北極的海冰變化和影響

韓艷飛 楊楚鵬

摘 要： 近年來(lái)，北極地區(qū)越來(lái)越受到各個(gè)國(guó)家、科研機(jī)構(gòu)的關(guān)注。由于氣溫低，北極地區(qū)的海洋上常年覆蓋著海冰，并隨著季節(jié)的變化，海冰呈現(xiàn)周期性消長(zhǎng)。北極海冰變化與全球氣候的變化有著密不可分的關(guān)系，海冰是氣候系統(tǒng)的重要組成部分，其重要性與其物理屬性分不開，海冰的融化和凍結(jié)所吸收和釋放的熱量強(qiáng)烈影響大氣的能量收支。全球氣候變暖對(duì)北極地區(qū)海冰的消融有加速作用，海冰的消融反過來(lái)作用于全球氣候，這種循環(huán)模式可能會(huì)進(jìn)一步影響極地生態(tài)系統(tǒng)和人類活動(dòng)。

關(guān)鍵詞： 北極;氣候變暖;海冰減少

北極地區(qū)范圍大，實(shí)地監(jiān)測(cè)海冰整體變化不可行，通過衛(wèi)星遙感手段可以獲得空間連續(xù)且具有時(shí)間序列的遙感影像，進(jìn)一步反演出海冰密集度、范圍、厚度等。其中，微波遙感由于不易受氣象和日照條件限制，可以全天時(shí)全天候地觀測(cè)海冰變化。美國(guó)國(guó)防氣象衛(wèi)星計(jì)劃（DMSP）和美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)中，都有相關(guān)的微波傳感器用來(lái)監(jiān)測(cè)北極地區(qū)的海冰變化。自1978年有衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)以來(lái)，北極海冰的范圍、厚度和多年冰的比例均呈現(xiàn)顯著減少趨勢(shì)。根據(jù)美國(guó)雪冰中心（NSIDC）的報(bào)道，2018年夏季海冰面積達(dá)到有衛(wèi)星記錄以來(lái)第六低，2019年則已經(jīng)為第二低，范圍與2007年和2016年基本持平。

海冰密集度指海區(qū)內(nèi)海冰所占面積的百分比，反映了區(qū)域內(nèi)海冰分布數(shù)量上的基本特征，可以直觀地表達(dá)海區(qū)的海冰分布情況。利用NSIDC的微波遙感反演出的海冰密集度數(shù)據(jù)，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)1979年至2019年的40年中北極海冰面積整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，且在一年中3月份海冰面積最小，9月份達(dá)到面積最大。以1979年和2019年3月份、9月份的海冰范圍和月平均海冰密集度分布圖（下圖）為參考，我們可以看到，經(jīng)過40年的演變，2019年的海冰面積最少月份時(shí)已經(jīng)下降到313萬(wàn)km2，而1979年時(shí)為458萬(wàn)km2，對(duì)比減少了近32%。海冰面積最大月份的海冰面積在40年間同樣減少，對(duì)比減少了近40萬(wàn)km2。

北極海冰強(qiáng)烈影響北極地區(qū)的天氣和氣候，它的存在和變化對(duì)全球氣候都有潛在的重要作用。海冰變化與氣溫、氣候以及海洋環(huán)流等相互影響。在一年內(nèi)，海冰范圍和氣溫都有明顯的季節(jié)周期性，海冰范圍的變化滯后于氣溫變化。溫室氣體在大氣中的不斷累積導(dǎo)致溫度上升，造成全球氣候變暖，這已經(jīng)成為各國(guó)關(guān)注的重要?dú)夂騿栴}。年際變化上，全球氣溫整體上逐年升高，海冰的消融呈現(xiàn)逐年增加趨勢(shì)。北極海冰異常之間影響北大西洋大的鹽度變化，北極海冰消融后的海水進(jìn)入周圍海域，將可能影響北大西洋的海水分層和溫鹽環(huán)流，并且可增強(qiáng)波浪運(yùn)動(dòng)，加劇對(duì)海岸線的侵蝕。由于北大西洋溫鹽環(huán)流調(diào)整，大氣環(huán)流將更快更有效地在全球傳播，造成全球氣候變化。在全球變暖背景下，北極海冰持續(xù)減少，導(dǎo)致開闊水域范圍增大，海洋吸收的太陽(yáng)輻射增多，這將進(jìn)一步導(dǎo)致海冰范圍縮小。更多的熱量從海洋輸送到大氣中，北極會(huì)在全球變暖背景下加速變暖，將引起環(huán)北極地區(qū)降水的增多、凍土融化及冰封溫室氣體的排放等。因此，北極海冰的持續(xù)減少很可能會(huì)加速全球變暖的進(jìn)程。

北極海冰的減少對(duì)北極的生態(tài)平衡產(chǎn)生了消極影響。海冰為北極熊、海豹、海象、北極鰭魚以及眾多鳥類提供棲息和繁殖場(chǎng)所，同時(shí)也是馴鹿和察牛的重要遷徙路徑。由于部分區(qū)域的海冰年際變化顯著、穩(wěn)定性差，浮冰消失速度加快，導(dǎo)致適應(yīng)了以北極浮冰為棲息、捕食或繁殖平臺(tái)的北極大型哺乳動(dòng)物的生活環(huán)境突變，體重和出生率下降，危及種群生存和繁衍。西哈得孫灣和南波弗特兩個(gè)棲息地北極熊數(shù)量減少已被證實(shí)是氣候變化導(dǎo)致海冰減少引發(fā)的結(jié)果。同時(shí)，北極海冰的快速變化，特別是夏季海冰范圍的持續(xù)減小和融冰季節(jié)時(shí)長(zhǎng)的增加，將會(huì)加速北極地區(qū)科學(xué)考察和商業(yè)航運(yùn)的發(fā)展?？梢灶A(yù)期的是不久的將來(lái)北極航運(yùn)會(huì)呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，這是否會(huì)觸發(fā)極地的環(huán)境惡化，值得我們深思。近年來(lái)，多地氣溫持續(xù)增加的新聞屢見不鮮，極端天氣出現(xiàn)的頻率越來(lái)越高。大氣中溫室氣體的增加進(jìn)一步推動(dòng)全球氣候變暖，極地地區(qū)海冰范圍的減小就是全球變暖導(dǎo)致的嚴(yán)重后果之一。這些現(xiàn)象都給我們敲響警鐘！在發(fā)展的同時(shí)，保護(hù)環(huán)境，尊重自然規(guī)律，實(shí)現(xiàn)人類與自然和諧發(fā)展，建立地球命運(yùn)共同體是人類共同的未來(lái)使命！

參考文獻(xiàn)：

[1]數(shù)據(jù)來(lái)源：美國(guó)國(guó)家雪冰中心（National Snow and? Ice? Data? Center），? https：// nsidc.org/.

項(xiàng)目： 由中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目（DD20190577）資助

致謝： 感謝《楚科奇等海域天然氣水合物資源探查》項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：DD20190577）對(duì)本文的支持！