兩極海冰範圍又破歷史新低，是自然還是人為？

圖片來源：pixabay

撰文：劉小鷗

三月初，南、北極先後迎來了一年一度的「大事件」。衛星數據顯示，南北極分別在3月3日與7日迎來了海冰範圍的年度最小與最大值——2017年已是北極海冰連續第三年創下年度最大值的新低。與此同時，南極的年度最小值也「觸底」新紀錄。

衛星監測與海冰範圍

美國國家冰雪數據中心（NSIDC）是科羅拉多大學與美國國家海洋大氣局（NOAA）等機構合作建立的數據信息中心，同時受NASA資助。NSIDC對兩極海冰連續的衛星監測可以追溯至1979年。除了海冰，它在各種極地與冰凍圈研究甚至大氣候研究中都扮演著重要角色（未來可能會深受特朗普削減氣候研究經費之苦）。

NSIDC報道的通常是海冰範圍（sea ice extend），它與海冰面積（area）略有區別。每個海冰密集度大於15%的衛星網格單元即認定為「有冰」，有冰的網格單元面積即為範圍。這種計算方法主要考慮到冰融季節中，衛星感測器對海面與表面有融水的海冰會有一定的判斷誤差。

圖1. 例如，有4個尺寸為25千米x25千米的網格單元，海冰密集度分別為100%、20%、10%與3%（其中兩個單元超過15%），則計算出的海冰範圍為2個網格單元，即1250平方千米。

「低開低走」的北極

與經年累積下的冰川不同，海冰經歷著季節性消長循環。北極海冰通常在3月至9月間融化，達到年度最小值後，隨著北半球秋冬季節的到來逐月增長，直到下一年3月左右達到年度最大值。南半球的節奏則恰好相反。

除了溫度這一重要因素，對於漂浮著的海冰來說，風向、氣旋及海浪等因素也都影響著冰的消長與分散等狀態，即總體的範圍變化。

對北極而言，2016至2017年的秋冬增長周期中，整個北冰洋區域溫度幾乎始終高於1981年起的30年平均值，其間還有極端熱浪來襲，都不利於海冰增長。加之2016年一整年海冰量總體偏低，在這種「低開低走」的局勢下，2017年1月與2月的月均範圍，均是有衛星數據以來的歷史同期最低，也造成了連續第三年的年度最大範圍破紀錄的新低[1]。

「發揮」不穩定的南半球

相比於北極連續破紀錄不同，前幾年南極的海冰量相對不穩定，但總體呈增長趨勢。2012-2014年甚至接連刷新了最高紀錄。而去年9月後，南極海冰範圍開始快速下跌，遠低於歷史同期。同年11月的月均範圍低於長期平均值5.7個標準差。由於西南極較高的溫度，阿蒙森海在2月幾乎無冰，全南極的海冰範圍也在3月3日創下歷史新低[1]。

圖3. 過去幾年12月至4月南極海冰範圍變化，2016-2017年的周期海冰範圍遠低於歷史同期。（圖片來源：NSIDC）

自然還是人為？

數據能直觀地反映變化。但目前關於氣候變化的爭論，大多並不在於變暖這一事實，焦點或許更多地在變化究竟是自然的還是人為造成的。確實，人類尚未誕生之時，地球也曾出現過兩極無冰的極暖時期。因此近期的許多研究也將重點轉向區分自然與人為因素的影響。

海冰的變化可以分為兩個主要驅動因素：外部壓力（如溫室氣體排放）造成的長期冰損，與內部氣候變率帶來的短期隨機變化[4]。3月初，一項由華人科學家丁慶華主導的研究通過大量氣候與海洋模型發現，在北極，僅約三至五成的夏季海冰總體減少是由內部變率導致的[5]。去年的另一項研究也得出結論：夏季海冰消失與人為二氧化碳排放存在線性關係[6]。

大量研究已經表明，人類引起的氣候變暖確實導致了海冰減少。目前，科學家仍在繼續研究，力圖揭開人為因素對長期海冰消失的影響。

也已經有學者對此充滿擔心——很可能在我們弄清一切之前，會有更多海域出現無冰情況，極地周圍的航道將變得更加開闊，人類可能開展更大規模的石油與天然氣的開採活動與其他經濟活動。這也許會是一個糟糕的惡性循環[7]。

參考資料：

2. CPOM (2017), Sea ice volume and thickness, European Space Centre;

3. PIOMAS (2017), 『PIOMAS Arctic sea ice volume reanalysis』, Polar Science Centre at University of Washington;

4. Swart, N. (2017), 『Natural causes of Arctic sea-ice loss』, Nature Climate Change;

5. Ding, Q. et al. (2017), 『Influence of high-latitude atmospheric circulation changes on summertime Arctic sea ice』, Nature Climate Change;

6. Notz, D. & Stroeve, J. (2016), 『Observed Arctic sea-ice loss directly follows anthropogenicCO2emission』, Science;

7. Borenstein, S. (2017), 『Arctic sea ice dips to record low for winter』, phys.org.

《賽先生》第四輪選題發布，期待你來創作！

1. 我們到底需要多少睡眠時間？

2. 「音樂療法」有神經科學基礎嗎？

3. 為什麼會有人「路痴」？

4. 人類的血型為何會有區分？

5. 你愛掛在嘴邊的「腦補」，究竟是怎麼產生的？

6. 「球狀閃電」究竟是怎麼一回事？

7. 為什麼會有人「暈車」「暈船」？

8. 昆蟲可以成為人類的營養來源嗎？

本頁刊發內容未經書面許可禁止轉載及使用。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！