29年之後，我們可能迎來一個夏季無冰的北極

作者：Takeko

編輯：Jerrusalem

幾周之前，一位聲稱「氣候變暖是騙局」的新總統入主白宮。與此同時，掉頭下跌的不止各國的股市，還有極地海冰範圍。根據美國國家冰雪數據中心（NSIDC）的開放數據，自10月下旬起，北極海冰範圍的每日記錄不斷刷新同期歷史新低。

斯瓦爾巴附近海域躺在海冰上小憩的海豹。但北極海冰的範圍不斷創下歷史新低。圖：劉小鷗

這已不是今年「戲很多」的北極海冰第一次成功地引起人們的注意。回顧2016年，北極海冰消長就如一首高深莫測的變奏曲。

低沉的前奏

極端暖冬與連續的月度最低

2016年被公認為史上最熱的一年。NASA 與美國國家海洋大氣局（NOAA）的數據顯示，自2015年5月起，全球月均氣溫連續16個月打破歷史同期的最高紀錄。作為氣候變化風向標的北極同樣經歷了一個異乎尋常的暖冬，北極表面溫度相較1951年至1980年均溫普遍高出4攝氏度以上，包括阿拉斯加的一些區域甚至超過往年平均10度以上。

這樣極端的天氣最直接的「受害者」是極地的冰雪系統。阿拉斯加雪融開始時間是有記錄以來最早，比之前記錄整整早了10天。今年上半年，北極海冰月均範圍在除3月外的五個月都刷新了同期新低。

2016年2月至6月北極海冰範圍變化。上半年除3月外，其它月份均刷新月均歷史新低。圖片來源：NSIDC

除了極端的高溫，南風主導的氣候模式使冰緣線向北偏移。在多重因素作用下，最終2016年成功打敗2007年，刷新了年度最大範圍的歷史最低紀錄。尤其在挪威附近的巴倫支海等區域，海冰消融十分明顯：

2016年3月24日，海冰範圍達到年度最大值，創歷史新低。與長期（1981-2010年）中值範圍（圖中橙色曲線）相比，部分區域明顯消融。圖片來源：NSIDC

意外轉折後迎來高潮

早早融化，卻緊隨一個暴風驟雨的夏季

嚴格說來，冬季的年度最大範圍與夏季的年度最小範圍並無太多關聯，冬季出現歷史新低也不意味著夏季就一定會再創新低。決定海冰消融在春、夏的消融速率的因素包括了融化開始時間、夏季天氣等。

冰雪與重要的地表物理性質——反照率（albedo）息息相關。我們都知道深色衣服吸熱，地球表面也是如此。當冰雪開始融化，表面反照率不斷降低，剩餘海冰及其表面的積雪會吸收更多太陽輻射而加速消融。這樣的正反饋效應使早春冰雪開始融化的時間對夏季海冰的影響更為關鍵。

今年持續的高溫及早春高壓系統為主的天氣模式早早拉開了冰融的序幕。縱觀北冰洋，大部分區域冰融開始時間均比往年提前，在一些區域甚至提前超過6周。

消融起始時間距平值分布圖。圖片來源：NSIDC

「驚喜」的是，海冰在6月至8月間的範圍減小的速率並未大幅上升，幾乎與長期速率持平。這要多謝北冰洋中心區域6月開始的暴風驟雨。總體而言氣溫相對較涼爽，在風的作用下海冰分布也較為分散。同時多雲的天空阻礙了陽光擁抱海面。直至8月中旬，大多預測已表明今年海冰的年度最小範圍已不太可能突破2012年的歷史最低值。

最終結果還是讓科學家們吃了一驚。

儘管整個夏季海冰消融速率降低，最終的年度範圍最小值仍達到了歷史次低（僅高於2012年，約與2007年持平），尤其在達到最小值的前10天中海冰消融速率遠高於之前同期水平。

目前研究人員仍在仔細調查背後的原因。他們初步推測，主要原因之一或許是冬末形成的冰普遍較薄。同時，8月造訪北極的兩次氣旋可能將海冰輸送至海水溫度較高的區域，從而加速了融化，氣旋導致的巨浪也使冰緣線後退。

2016年9月10日，海冰範圍達到年度最小值，為歷史次低。圖片來源：NSIDC

迴旋起伏的末章

前所未有的長期消融與古老海冰的消失

年度最小值出現之後，9月海冰出現了短暫的快速增長。緊接著則是極度緩慢的增長，最近一周甚至出現了小幅下跌。阻止增長的罪魁禍首仍然是高高在上的海面溫度。尤其在較南部海域，海水在整個夏季接收了大量來自太陽的饋贈。另外，大氣環流模式使得北極大部分區域的氣溫也居高不下。

截止2016年11月20日，2016年海冰範圍變化。10月與11月海冰增長速率時快時緩。圖片來源：NSIDC

在這些短期波動的背後，是長期而持續不斷的海冰消融。美國國家冰雪數據中心自1979年有相對完善的衛星記錄。而任意選擇某個月的月均範圍記錄都會發現，海冰正不斷消失。

1978-2016年5月月均範圍呈現明顯下降趨勢。圖片來源：NSIDC

今年8月，NOAA 綜合了大量歷史記錄，發布了一份較為可靠的1850至2013年泛北極海冰範圍的跨越了3個世紀的長期歷史記錄。21世紀以來，尤其在夏季，越來越深的藍色代表著越來越少的海冰。

1850-2013年泛北極地區海冰範圍距平值分布圖。越藍表示海冰越少。圖片來源：NSIDC

更引人擔憂的是古老海冰的消融。海冰年齡是另一項衡量海冰狀態的指標，因為年齡與厚度通常相關。在今年9月的數據中，最古老的海冰（超過4年）僅佔總範圍的3.1%——要知道，這類海冰在上世紀80年代中期曾佔全部範圍的三分之一。

未來無冰的北極？

在政府間氣候變化專門委員會（IPCC） 的第五次評估報告中，介紹了四種典型的代表性濃度路徑（RCP）的情景來描述溫室氣體濃度對未來環境的影響。簡單地說，這四種典型情景代表著各國對溫室氣體排放的控制程度，科學家也對各情景下氣溫上升、海平面升高及海冰範圍等諸多方面進行了預測。

不同代表性濃度路徑的情景下，北極夏季海冰範圍預測。圖中綠色曲線代表著有效減排的 RCP 2.6情景，紅色曲線代表溫室氣體濃度不斷上升的 「糟糕」的RCP 8.5情景。圖片來源：IPCC

如果人們從現在起有效地減排（即RCP 2.6情景），至本世紀末，全球氣溫平均升高約1攝氏度，而北極海冰在本世紀中期也將維持在較穩定的水平。相反，如果不加以控制，溫室氣體濃度持續升高（RCP 8.5情景），根據模型預測，本世紀末北極夏季將完全無冰。

然而現實是，2016年9月的海冰範圍已經低於了最糟糕的 RCP 8.5情景預測。

最新的研究提出，海冰或許比原來認為的對人為二氧化碳排放更為敏感。研究人員發現了海冰消融與人為二氧化碳排放間穩定的線性關係，並由此估測了海冰消融的趨勢。如果量化來說，一個普通的工作日，約有將近30班航班從北京飛往廣州。這項研究的數據，每3次這樣的飛行便意味著1平方米海冰的融化。按照現有排放速率，約29年後我們就將面對一個夏季無冰的北極。

數據來源：美國國家冰雪數據中心（NSIDC, http://nsidc.org/arcticseaicenews/charctic-interactive-sea-ice-graph/）。該數據中海冰範圍（sea ice extent）均指海冰密度大於15%的區域。