北極的冰跑到天上去了？

蘇溪

近年來，北極發(fā)生了許多讓人瞠目結(jié)舌的事，比如，2020年北極一些地方的氣溫竟然達(dá)到了38℃！寒冷的北極竟然出現(xiàn)了雷暴天氣（雷暴天氣的出現(xiàn)需要空氣產(chǎn)生熱對流），而且數(shù)量還呈上升趨勢。有些海域在夏天竟然幾乎無海冰覆蓋。而最近，科學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象——在北極海冰正在迅速減少之際，北極上空的冰竟然變多起來了！這是怎么回事呢？

其實(shí)，這里所說的“天上的冰”指的是冰云，一種完全或幾乎完全由冰晶組成的云。2018年，日本研究人員在北極圈的楚科奇海開展科學(xué)研究。楚科奇海是北冰洋的一部分，位于俄羅斯的楚科奇半島和美國的阿拉斯加之間。研究人員在這片海域部署了各種測量儀器，從船上用氣球發(fā)射云粒子傳感器來分析云的相位，定期在船上對環(huán)境氣溶膠進(jìn)行采樣以做化學(xué)分析，并持續(xù)測量海上的浪高和風(fēng)速。

經(jīng)過幾年的檢測和數(shù)據(jù)分析，研究人員發(fā)現(xiàn)，在氣候變暖的背景下，北極海冰融化，導(dǎo)致在秋季出現(xiàn)更強(qiáng)的風(fēng)，更高的浪。而異常的風(fēng)浪將海水中的有機(jī)顆粒帶到了大氣中。這些顆粒飄到一定高度時(shí)，就會成為促進(jìn)冰晶形成的“種子”，即凝結(jié)核。由于北極氣溫較低，因此這些冰晶會凍結(jié)周圍的水滴，漸漸地就形成了冰云。

研究人員認(rèn)為，云層就像一張?zhí)鹤?，能反射入射的陽光，減少到達(dá)地球的太陽輻射，冰云更亮，反射的陽光也會更多。因此，當(dāng)夏季海冰融化高峰期時(shí)，冰云會增多，云層增厚，減少大量入射到達(dá)地表的陽光，從而可以冷卻地表，使秋季海面凍結(jié)的時(shí)間提前。較早的凍結(jié)將導(dǎo)致更厚的冰，在接下來的夏天可能會減少融化，并持續(xù)到隨后的冬天。如果這樣的過程在幾年內(nèi)多次發(fā)生，它可能會延遲甚至阻止海冰在北極夏季完全融化。

在2018年的一項(xiàng)研究中，美國的研究人員還發(fā)現(xiàn)，北極邊緣海上空冰云的增加導(dǎo)致降雪量增加。他們認(rèn)為，當(dāng)北半球的冬天來臨時(shí)，北極冷空氣的爆發(fā)會導(dǎo)致冰云繼續(xù)增加，這很可能會導(dǎo)致北極地區(qū)降雪量增加，從而使當(dāng)?shù)氐臍鉁叵陆?，海冰面積增加。

如此看來，北極冰云的增加或許還真的可以為北極降溫呢。事實(shí)果真如此嗎？

說云層像毯子，這個(gè)比喻還是比較恰當(dāng)?shù)?。而作為毯子，云層不只反射入射的太陽輻射，還會將來自海水的熱量“攔截”下來，阻止它們反射到太空，這樣一來，太陽的熱量就被保存在了大氣層之內(nèi)，這就和我們蓋上被子覺得暖和是一樣的道理。研究人員計(jì)算的結(jié)果顯示，冰云反射太陽輻射的作用，可能比“鎖住”太陽輻射散失的作用要小得多。

如今，在全球氣候變暖的背景下，北極一些地區(qū)吸收太陽熱量能力更強(qiáng)的海水正在逐漸取代海冰，海水吸收的熱量在秋季北極氣溫下降，海冰開始形成時(shí)，又會被釋放出來，使當(dāng)?shù)氐臍鉁馗?，這將延緩海冰的形成，從而使北極的冬季更溫暖。

2021年，美國宇航局在格陵蘭島和加拿大之間的巴芬灣北部的一個(gè)冰間湖進(jìn)行研究。冰間湖是一片被海冰包圍的開闊水域，在冬季由于風(fēng)以特定風(fēng)向持續(xù)吹使冰層撕裂而形成。研究人員發(fā)現(xiàn)，冰間湖上空會形成含有大量冰晶的云層，而這些云層會在大氣中捕獲熱量并阻礙新海冰的重新凍結(jié)。通過對數(shù)據(jù)的分析，研究人員也確實(shí)發(fā)現(xiàn)，冰間湖上空的云層及周圍的氣溫，比海冰覆蓋的地區(qū)的更高。并且，即使隨后冰間湖重新凍結(jié)，其上空的云層和更高的熱量在大約一周之后才會消失。

楚科奇海和巴芬灣的研究結(jié)果之所以不同，可能與促進(jìn)冰晶形成的凝結(jié)核有關(guān)。從緯度位置上來看，巴芬灣位于北緯70°以北，而楚科奇海位于北緯70°以南。以前的研究顯示，在冬季，位于北緯70°的巴芬灣的冰間湖上空大氣中充當(dāng)云凝結(jié)核的微粒很少，產(chǎn)生的云包含更少和更大的水滴，這種云只能將很少的入射陽光反射到太空，但是卻能阻止地球表面的熱量逃逸，因此會導(dǎo)致氣候變暖。而在楚科奇海，更強(qiáng)的海浪和風(fēng)將更多的海洋有機(jī)顆粒帶到了天空，能形成許多更小的水滴（冰晶），因此能反射更多入射的陽光，從而使地球降溫。

這意味著，北極冰云對北極氣候的影響具有不確定性，還需要根據(jù)實(shí)際來做具體分析。

隨著北極氣候不斷惡化，科學(xué)家們一直在尋找“拯救”北極的方法，北極冰云似乎給了他們一線希望。不過，直到現(xiàn)在，對于北極的冰云如何形成，如何影響地球氣候，我們是否能利用冰云來緩解地球變暖，這些問題的答案科學(xué)家們還不甚了解。因此，北極會在冰云的“封鎖”下一路不斷升溫，還是在冰云的“保護(hù)”下轉(zhuǎn)涼，現(xiàn)在下結(jié)論還為時(shí)過早。

如今，許多科學(xué)家意識到北極云層在北極氣候變化中有著重要的影響，借助著先進(jìn)的科技，越來越多的研究正在開展。2019年9月，一個(gè)包括中國科學(xué)家在內(nèi)的國際研究小組開赴北極，他們在那里進(jìn)行一系列的科學(xué)研究，其中就包括關(guān)于云層覆蓋和云層性質(zhì)的變化對北極氣候變化的影響的研究。2021年7月，德國馬克斯-普朗克化學(xué)研究所和德國美因茨大學(xué)的科研飛機(jī)飛往北極，這些飛機(jī)配備了先進(jìn)的云測量儀器，計(jì)劃在20多次的飛行中收集數(shù)據(jù)，以了解北極冰云以及它們與氣候變化的關(guān)系。

未來，根據(jù)這些研究結(jié)果，科學(xué)家們將能更準(zhǔn)確地預(yù)測北極氣候的變化，乃至地球氣候的變化趨勢，或許在這些研究中，科學(xué)家能找到逆轉(zhuǎn)北極氣候變暖的方法。