作者:崔雪芹 来源:中国科学报 发布时间:2020/8/9 15:44:47
选择字号:
北极海冰日渐衰减,科学家在行动
 
 
 
中科院大气物理研究所ANSO IAP-LASG北极海冰动力集合预测系统6月份发布的9月份北极海冰范围预测,绿色实线为预测的北极海冰范围,白色区域为海冰区域。
 
 
北极海冰覆盖面积预估的记录可以追溯到上世纪中期。根据卫星观测数据,北极海冰的覆盖面积每年3月份最大,9月份最小。
 
根据卫星观测数据,北极海冰的覆盖面积逐年持续减少,国际社会非常关注何时会出现北极夏季无冰状态,即北冰洋的海冰面积小于100万平方公里。
 
中国气象科学研究院研究员任宏利告诉《中国科学报》,这个时间节点可能在2050年左右出现。不过,科学家对北极何时出现夏季无冰状态还有争议。
 
北极海冰预测可以为全球气候变化监测、北极航道利用、北极资源开发、北极地区环境评估等提供科学依据和参考。
 
“自20世纪70年代末有卫星观测以来,2008年夏季首次出现东北和西北航道同时开通。商船走北极航道较传统航道可节省约两周的时间。”美国纽约州立大学教授刘骥平告诉《中国科学报》。
 
据中国科学院大气物理研究所副研究员魏科介绍,该所研究员包庆团队的ANSO IAP-LASG北极海冰动力集合预测系统参加了国际海冰预测网络发起的2019年国际北极海冰预测比较计划,很好地预测了9月北极海冰范围。
 
“系统每天更新一次新结果,滚动发布。”魏科说。
 
最新北极海冰最小覆盖面积预测
 
根据中国科学院大气物理研究所ANSO IAP-LASG北极海冰动力集合预测系统6月的模拟结果,9月海冰面积将减少到380万平方公里,这将是有观测记录以来海冰面积第二小值,仅大于2012年创纪录的357万平方公里。
 
6月26日,国际海冰预测网络发布6月的2020年北极海冰展望报告(SIO),全球33家主要研究机构提交了对今年9月海冰覆盖面积展望,其中包括了16个数值模式预测结果和14个统计预测结果,另有3个使用定性分析结果。
 
提前3个月展望9月份平均的北极海冰覆盖面积存在较大的不确定性,各个机构提交的结果也有较大的差别。
 
据魏科介绍,由华盛顿大学提交的预测数值最小,仅为320万平方公里,其次为美国国家海洋和大气管理局地球物理流体动力学实验室(GFDL/NOAA)的350万平方公里,由中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)提交的数值为380万平方公里,这三者的数据都低于400万平方公里,远远低于所有模式的中值范围,可以看做是“激进三人组”。
 
而美国海军研究实验室的ESPC系统预测620万平方公里,来自欧洲的BSC预测500万平方公里,挪威的METNO SPARSE预测500万平方公里,法国的APPLICATE CNRM预测 495万平方公里,均大幅度高于所有模式的中值范围,在海冰预测方面可以看做是“保守四人组”。
 
刘骥平指出,今年春季的西伯利亚热浪引发了俄罗斯沿岸的海冰较早的退缩,导致拉普捷夫和巴伦支海的海冰范围非常低,这会使得东北航道较早开通。
 
并且,今年入夏,北极出现高温异常,如:6月20日,俄罗斯西伯利亚地区的维尔霍扬斯克市(纬度67.5°N)白天最高气温达到了38℃,这是个罕见的数值,历史同期此地的最高温度仅为22℃,不排除今年9月北极海冰面积倾向“激进三人组”。
 
北极海冰是全球气候变化的“放大器”
 
北极海冰面积在地球系统中起着至关重要的作用。海冰反射了高达80%的入射阳光,对气候起着降温的作用。海冰面积大小调制着进入地球系统入射太阳光的多少。
 
当气候变化导致温度升高时,海冰消融加剧,极昼里的入射太阳光可以更多地进入海洋,海水吸收更多的热量,温度升高更快,进而导致更大规模的海冰消融,这是一个正反馈过程,彼此加强,从而对全球气候变化起到“放大器”的作用。
 
在全球变暖的过程中,北极地区的增暖幅度可达全球平均值的两倍以上,被称作“北极放大”现象,这会加剧全球变暖和北极海冰的消融。“北极海冰面积比上世纪70年代已经减小了40%,而总冰量则大幅度减少70%。”魏科说。
 
2019年9月25日,联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)在摩纳哥召开的第51次会议发布了《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》,评估了最新的关于海洋和冰冻圈的变化、影响和适应对策,体现了目前科学界对于海洋和冰雪圈的最新认识。
 
报告指出,全球海洋和冰冻圈变化加速,在有卫星观测的1979至2018年期间,北极9月份海冰范围以每十年约12.8%的速度快速减少,目前阶段的海冰范围是至少1000年里的最小数值。北极海冰也在持续变薄,1979至2018年期间,5年以上厚冰的面积减少了约90%。
 
作为全球气候变化的“指标和放大器”,全球冰冻圈的健康和稳定是气候系统稳定的基石,其快速消融必然会深远地影响高寒地区的生态系统、海岸线稳定与人居环境,与此同时,也将进一步调制全球气候系统,影响极端事件的强度和频次。
 
“北极海冰范围和面积异常变化将深刻影响着航海安全和北极周边生态系统,对中低纬大气环流演变和极端天气气候事件的发生都有重要影响。”任宏利指出。
 
另外,北极熊、海象和鲸鱼依靠海冰的存在来维持它们的狩猎、繁殖和迁徙习惯,这样大幅度的海冰减少,将对北极地区的生态系统产生深远的影响。
 
拯救北极海冰,科学家在行动
 
如何应对日渐衰减的北极海冰?
 
“现在北极海冰的预测变得越来越重要,我们需要能准确预测北极海冰的手段与技术。然而,海冰的预测还是非常难的。”刘骥平强调说。
 
刘骥平说,要想做好预测,需要建立一个非常复杂的数值模式,这个模式包括大气、海冰与海洋等,要考虑他们之间的相互作用,要求解一系列非常复杂的数学物理方程,然后再去进行预测。
 
而最新研发的北极耦合预测系统预测今年9月北极海冰范围最小值是436万平方公里。
 
还有一个手段就是卫星遥感,刘骥平指出,我们特别需要高分辨率的卫星,分辨率达到几百米,这样能够看到下面海冰的形态演变状况,提供短时海冰的监测。
 
刘骥平介绍说,高分辨率卫星遥感在极地有很大的挑战性。被云覆盖的海冰监测,使得高分辨率可见光和近红外卫星遥感大打折扣。微波卫星遥感可以穿透云,但其分辨率较低。
 
“一个国家气象事业真正的科技水平是强还是弱、高还是低,是在业务上能够综合反映出来的。”任宏利指出。 
 
“我们主要通过模式对北极海冰进行预测来采取相应的应对方案,中国气象局由他牵头发展的中国多模式集合预测系统(CMME),可每月发布南北极海冰预测业务产品。”他进一步介绍说。中国科学院大气物理研究所FGOALS-f2模式也参与其中。
 
魏科告诉记者,制定合理的政策和措施,进行长期的减排和短期的气候变化适应,才是应对气候变化影响和风险的应有之意。
 
 
 
版权声明:凡本网注明“来源:中国科学报、科学网、科学新闻杂志”的所有作品,网站转载,请在正文上方注明来源和作者,且不得对内容作实质性改动;微信公众号、头条号等新媒体平台,转载请联系授权。邮箱:shouquan@stimes.cn。
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
高质量数据集支撑青藏高原天气气候预测 57岁的全球第二大射电望远镜倒塌
太空爪上天 清道夫要来了 植物化学记忆影响后代存活机会
>>更多
 
一周新闻排行 一周新闻评论排行
 
编辑部推荐博文