全球变化- 杨学祥工作室分享 http://blog.sciencenet.cn/u/杨学祥 吉林大学地球探测科学与技术学院退休教授,从事全球变化研究。

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南极海冰面积骤减:全球变暖惹的祸

已有 4880 次阅读 2021-7-7 14:08 |个人分类:全球变化|系统分类:论文交流

南极海冰面积骤减:全球变暖惹的祸

                                吉林大学:杨学祥,杨冬红


      据报道,1979年至2014年间,科学家们观察到一个既有趣又令人安心的现象:南极海冰的覆盖面积正在扩大。然而,美国宇航局(NASA)的气候学家帕金森表示,从2014年到2017年,在近4年的时间里,“南极损失的冰几乎和北极近40年损失的一样多”,且南极海冰融化的速度一直在加快。

      目前,研究人员对这一现象还没有合理解释,但他们表示,这表明冰的消失速度可能比之前认为的要快得多。

      最近几十年,随着全球变暖持续,北极海冰早就呈现逐年减少的倾向,而南极海冰则呈现强烈波动,甚至直到2015年之前,南极海冰面积都在逐步增长。

      但这一切在2015年发生了变化。2016年到2017年间,南极海冰面积经历了历史性的下跌,短短两年间就损失了120万平方公里,相当于两个法国面积。这引起科学家们的高度紧张。难道全球变暖加速了?

  直至最近,一项新研究终于揭开了谜底:从2015年9月开始,一次强烈风暴引发的冰穴,触发了南极海冰的连锁消融。


       1   南极海冰变化的历史


       南极海冰变化与拉马德雷(PDO,即太平洋十年涛动)现象相关:在1947-1976年拉马德雷冷位相处于增大时期,1977-1999年拉马德雷暖位相处于减少时期,在2000-2030年拉马德雷冷位相又处于增大时期,这是1979年至2014年间,科学家们观察到一个既有趣又令人安心的现象:南极海冰的覆盖面积正在扩大的原因。




图1  1973-1994年南极海冰变化曲线


      可是,从2014年到2017年,在近4年的时间里,“南极损失的冰几乎和北极近40年损失的一样多”,且南极海冰融化的速度一直在加快。目前,研究人员对这一现象还没有合理解释。

      最近几十年,随着全球变暖持续,北极海冰早就呈现逐年减少的倾向,而南极海冰则呈现强烈波动,甚至直到2015年之前,南极海冰面积都在逐步增长。

      但这一切在2015年发生了变化。2016年到2017年间,南极海冰面积经历了历史性的下跌,短短两年间就损失了120万平方公里,相当于两个法国面积。这引起科学家们的高度紧张。难道全球变暖加速了?


       2. 2014-2016年月亮赤纬角最小值导致连续3年全球最热年新纪录


      值得关注的是,2014-2016年月亮赤纬角最小值导致连续3年全球最热年新纪录,这是在拉马德雷冷位相时期非常罕见的极热事件。变暖加速是一个重要原因

图2   2014-2016年全球气温最热纪录


      直至最近,一项新研究终于揭开了谜底:从2015年9月开始,一次强烈风暴引发的冰穴,触发了南极海冰的连锁消融。可是,强烈风暴强烈风暴为什么在此时发生?2014-2016年最热年是关键因素。


      3.  北半球冰盖融化与北半球低温暴雪的相关性

 

受风暴系统影响,北极遭遇到一股罕见的热浪。20151230,温度居然突破了零摄氏度,比起往年的温度真是高出近30摄氏度。据美国《华盛顿邮报》援引国际北极浮标项目的监测数据报道,北极附近区域30日气温在-1.11.7之间变化,在某个短暂时段内超过了零摄氏度。这个气温比美国中西部大多数城市要高,与伊利诺伊州芝加哥基本持平。

而北极平时的这个时间段的气温大约在-20(华氏度,约-28.9),而眼下气温已经逼近盛夏时的高温。在同一个风暴系统的影响与低气压的作用下,美国中西部在遭遇罕见的暴风雨和洪水,这股热浪从南向北袭击北极。

这正是厄尔尼诺现象,而今年的厄尔尼诺现象比预期还要严重,对大气环流、天气模式以及北极气温均造成影响。今年的厄尔尼诺现象很可能达到1997年、1998年的强度,即有记录以来的最高水平。

我们在201613指出,2015年极强厄尔尼诺导致赤道太平洋异常增温,增大了赤道和北极的温差,达到一定极值,将形成赤道高温的低压区和北极低温的高压区,造成赤道暖流向北极的热输送,这是北极异常增温发生在极强厄尔尼诺发生之后的原因。这表明2016北极海冰大规模融化已经不可避免。

2006-2013年北半球频遭低温暴雪袭击。从中国的情况看,最近的5个冬季更出现了3个明显的冷冬。我国平均气温2011年是最低值。与我国类似,欧亚大陆很多国家也正在遭遇寒冬。与近几年相比,2012年这次欧洲暴风雪和寒流造成的灾害比2007年、2008年、2009年严重得多,但还比不上2006年、2010年和2011年,其中2006年的情况基本是最严重的(杨冬红等,2011)。

北极海冰覆盖面积自20世纪就开始记录,上世纪60年代,北极冬季海冰覆盖面积为1400-1600万平方公里,夏季末海冰覆盖面积为700-900万平方公里,此后北极海冰面积持续下降。海冰最低覆盖面积出现在2005年、2007年、2008年和2010年的9月份,最低记录是2007428万平方公里,这一最低记录于2012年再次被打破。201211月,世界气象组织在多哈举行的联合国气候大会上发布报告称,从20123月至9月间,北极海冰消失了1183万平方公里,比整个美国还要大。因此,北极周围海冰面积创下了历史新低

2012年秋季,北极海冰的面积与体积均降至历史最低点。但根据位于美国科罗拉多州的美国国家冰雪数据中心NSIDC2013325公布的卫星图像显示,最近一段时间,北极海冰的面积又逼近这一最低点,随时可能打破纪录北极海冰正在迅速融化,目前的面积甚至不足30年前的两成,导致北极变暖。美国罗格斯大学沿海和海洋科学研究所的专家詹妮弗·弗朗西斯说,这正是全球气候变暖的症状,并令北极地区的冷空气南下。

但是,全球变暖如何导致北半球气候变冷,专家并没有给出相关的变化机制。


图3 格陵兰海冰融化导致的海水和大气的流动是北半球中低温度地区变冷和南半球变热的根源

 

引力模型的计算结果表明:北极冰盖大量融化导致北极地区海平面和大气等位面的大幅度下降,压力变化迫使北极地区冷水和冷空气流向北半球中低纬度地区。太平洋海温下降导致全球变暖停止。

极地冰盖融化后全球海平面都将上升,这是一个错误的观点。最新模型研究表明,如果格林兰冰盖融化可导致其附近海平面将下降100m,北苏格兰的海平面将下降3m,冰岛周围海平面将下降10m,南美部分地区海平面将上升10m。在海平面附近,大气等位面的变化幅度与海平面变化幅度非常接近。

近期北极海冰和冰盖的融化只是最新模型的一个缩影。北极大量冷水和冷空气在下降等位面的压力下流过北半球中低纬度地区,导致北半球频遭低温暴雪袭击。

有报道称,北极涛动是北半球中纬度和高纬度气压此消彼涨的一种跷跷板现象。通常情况下,北极地区冬季受低气压系统支配,而中纬度地区受高气压支配。此时,北极涛动处于正位相,限制了极地冷空气向南扩展。(图片来源:香港天文台)

美官方预测,下月跷跷板上的两泡走弱,高低压间坡度有走缓趋势。这意味着冷空气即将趁虚而入强势回归?

我们在2016121指出,关键是冷空气在西伯利亚的积累。

由于地球自转,格陵兰海冰融化导致的海水和大气的流动是北半球中低温度地区变冷和南半球变热的根源,也是极地大气涡旋产生的原因。


4 赤道热带高温气流南移造成南半球高温

 

如图3所示,北极冰盖融化造成的等位面变化不仅导致北极寒流南移,而且导致赤道热带高温气流南移,由此造成南半球高温。20191月,南半球很多地方遭遇了异常的天气,比如澳大利亚遭遇了史上最暖的1月,智利和阿根廷也出现了破纪录的高温,南极的海冰偏少也与等位面南移有关。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1163374.html

2021-02-04 14:58:19 我国卫星拍到南极著名火山喷发迹象。

https://www.163.com/dy/article/G20HNJIO0541J8HM.html

2021年北美高温也表明地下热能的参与。

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1294014.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1163374.html



参考文献

1. 杨学祥,杨冬红。2007:拉马德雷冷位相时期的灾害链。见:高建国主编,苏门答腊地震海啸影响中国华南天气的初步研究——中国首届灾害链学术研讨会论文集。气象出版社, 200-204

2. 杨冬红,杨学祥。拉马德雷冷位相时期的全球强震和灾害。西北地震学报。2006281):95-96

3. 杨冬红,杨学祥,刘财。20041226印尼地震海啸与全球低温。地球物理学进展。2006213):1023-1027

Yang Donghong,Yang Xxuexiang, Liu Cai. Global low temperature, earthquake and tsunami (Dec. 26, 2004) inIndonesia[J].Progress in Geophysics, 2006, 213: 10231027.

4. 杨冬红,杨德彬,杨学祥。地震和潮汐对气候波动变化的影响。地球物理学报。2011544):926-934.

Yang D H,Yang D B, Yang X X, The influence oftidesandearthquakes in globalclimatechanges. Chinese Journal of geophysics (in Chinese),2011, 54(4): 926-934

5. 杨学祥杨冬红.2008. 全球进入特大地震频发期百科知识,8-9.

6. 杨冬红,杨学祥全球气候变化的成因初探地球物理学进展. 2013, 28(4): 1666-1677.

Yang X X, Chen D Y. Study oncause of formation in Earth’s climatic changes. Progress in Geophysics (inChinese), 2013, 28(4): 1666-1677.

7. 杨冬红杨学祥.北半球冰盖融化与北半球低温暴雪的相关性[J]. 地球物理学进展, 2014, 29(2): 610-615.

YANG Dong-hong, YANG Xue-xiang. Studyon the relation between ice sheets melting and low temperature in NorthernHemisphere. Progress in Geophysics. 2014, 29 (1): 610615.

8. 杨冬红,杨学祥2008. 全球变暖减速与郭增建的海震调温假说。地球物理学进展。23 (6): 18131818

Yang D H, Yang XX. The hypothesis of the ocesnic earthquakes adjusting climate slowdown ofglobal warming. Progress in Geophysics (in Chinese), 2008, 23(6): 1813-1818.

9.  杨冬红,杨学祥。澳大利亚夏季大雪与南极海冰三个气候开关。地球物理学进展。2007225):1680-1685

YangDH, Yang X X. Australiasnow in summer and threeiceregulatorsfor El Nino events.ProgressinGeophysics (in Chinese),2007,22(5):1680-1685.

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-19864.html

http://www.yidianzixun.com/article/0LFZkNc5

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1161387.html

http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1163374.html 


相关报道


南极海冰面积骤减,4年融化200万平方公里,网友:企鹅怎么办 

2019-07-03 13:39



近期,一项新研究显示,南极洲附近的海冰自2014年以来“急剧”融化,面积已降至历史最低水平。有分析认为,这或将加剧全球气候变暖。

资料图 新华社记者 朱基钗 摄

4年融化200万平方公里 南极海冰急剧减少

据报道,1979年至2014年间,科学家们观察到一个既有趣又令人安心的现象:南极海冰的覆盖面积正在扩大。

然而,美国宇航局(NASA)的气候学家帕金森表示,从2014年到2017年,在近4年的时间里,“南极损失的冰几乎和北极近40年损失的一样多”,且南极海冰融化的速度一直在加快。

帕金森领导的研究小组分析了在这段时间内的卫星数据,他们发现,由于某些未知的原因,南极洲海冰的覆盖面积在2014年到2017年期间,骤然减少了200万平方公里。这意味着南极洲在4年内失去的海冰数量相当于北极在34年内失去的海冰数量。

目前,研究人员对这一现象还没有合理解释,但他们表示,这表明冰的消失速度可能比之前认为的要快得多。

英国利兹大学的谢波德教授表示:“这种快速下降让我们感到意外,完全改变了形势。现在两半球的海冰都在退缩,这是一个挑战,因为这可能意味着进一步的变暖。”

海冰融化或加剧全球气候变暖

据悉,两极地区的海冰对全球气候系统产生了重大影响,北极海冰的损失与极端天气密切相关,比如欧洲的热浪。

与陆地上的冰盖融化不同,海冰融化不会提高海平面。但是,失去白色的海冰意味着太阳的热量将从被反射,转向被深色的海水吸收,这会导致全球气温的上升。

北极海冰的消失与人类活动导致的全球变暖有着明显的联系,但两极却截然不同。北极是一个被大陆包围的海洋,暴露在变暖的空气中,而南极洲是一个被海洋包围的冰冻大陆,一直以来被一圈强风保护着不受变暖的空气的影响。

帕金森跟踪南极海冰已有40多年,她认为,北极已经成为全球变暖的一个典型例子,但近来南极海冰的融化情况则更加糟糕。她说:“我们所有的科学家都认为,全球变暖最终会在南极地区出现。”



https://www.sohu.com/a/324504450_423222


南极海冰大消融,两个法国“没”了…真凶找到!

2020-10-06 20:04:52 来源: 瞭望智库举报

  南极海冰自2015年之后开始出现历史性消融。一项新研究找到真凶:一场风暴在冰上撕了个洞,启动了海冰消融连锁反应。

  

  《非诚勿扰2》里有个著名段子:在一次慈善竞拍中,礼仪小姐称,因为气候变暖,北极冰川正在融化,一想到企鹅宝宝就要失去它们的家园,她的心都要碎了。孙红雷饰演的富豪掷重金拿下了拍品,却“很坏地”告诉她,北极一时半会儿融化不了,就是融化了企鹅宝宝也会没事,因为它们住在南极。

  虽然是个老梗,不过就在2015年之后,《非2》上映不到5年,南极冰迎来了历史性大消融,短短两年就失去了120万平方公里的海冰面积,相当于两个法国。同样令人意外的是,企鹅宝宝不仅没事,还活得更加兴旺了。这是怎么回事呢?最近,两项新研究分别揭示了原因。

  文 | 段岁寒 茨城大学地球物理学博士

  本文转载自微信公众号“十点科学”(ID:Science_10),原文首发于2020年7月29日,原标题为《南极海冰大消融,始于一个冰窟窿》,不代表瞭望智库观点。

  1

  南极冰盖和海冰

  如果问全球的冰都集中在哪里,大部分人都知道在两极。 但南极、北极区别大了。 很难想象,北极的总冰量只是南极一个零头。据统计,南极洲冰盖的冰量占到全球总冰量的90%,另外9%在北极的格陵兰岛,余下1%才是其他。

  但是仅看结冰面积,南北极不可能相差这么大。我们的直觉是对的。冰量差别主要来自冰的厚度。南极冰下有大面积大陆“打底”,周边海冰依附于大陆向海洋延伸,冰盖是大头。而北极冰下方大多是冻结后的一片汪洋,海冰占据了绝大面积。

  冰盖专指连续覆盖了5万公里以上的陆地冰川(也称“大陆冰川”),相比海冰,厚度要大好几个数量级。

  目前全球冰盖仅分布在南极洲,以及北极的格陵兰岛上。前者冰面积约为后者8倍。南极冰盖大约在500万年前就发育到了如今的规模。它覆盖在南极洲大陆上方,近似圆形,直径接近5000公里,面积达到1400万平方公里。沿着它的边缘分布着陆缘冰,面积约150万平方公里。格陵兰冰盖则覆盖在碟状盆地上,总面积约180万平方公里。

  

  南极冰盖示意图:灰色代表陆地,上方即为冰盖。红色表示夏季海冰最小值,红色+白色表示冬季海冰最大值(1981-2010平均)| 作者供图

  大部分南极冰盖的厚度在2500米以上,最厚处达到4500米。格陵兰冰盖最厚处达3400米。这样广阔的面积,加上超级厚度,冰量是个天文数字。

  而海冰直接在海上形成,厚度通常小于3米。因为海冰夏天消融,冬天扩张,面积不定,科学家们给出了一个平均值。据测算,北极海冰和南极海冰年均面积分别约为1000万平方公里和1200万平方公里。在各自的寒冷季节,北极海冰可以扩张到1600万平方公里,南极海冰则动辄超过2000万平方公里(相当于两个以上中国陆地面积)。

  由于海冰厚度较小,两极海冰的冰量并未像面积那样惊人。所有海冰加在一起,不过地球总含冰量的0.1%左右。冰盖才是地球贮冰的绝对主力。

  

  全球冰量构成图。南极冰盖是绝对主力。 | 编辑制图

  2

  冰穴带来南极海冰创纪录消融

  不论是海冰还是冰盖,两极的这些大冰块总是牵动众人神经,因为可能些微变化就会影响全球气候和生态。

  近年来,我们经常听到人们对于冰川融化、海平面上升的担忧。不同于漂浮的海冰,融化后在水面下所占体积几乎相等、对海平面影响不大,冰盖如果融化了,这些处于陆地上的冰冻水体就会流向海洋,使得其水量增加,水平面随之上升

  有人做了一个计算,如果南极冰盖彻底融化,地球海平面将上升60米,人类即面临天劫一般的灾难。但实际上,这有些多虑了。因为南极本身气候寒冷,数千米的冰盖高度和广大的反射面积又加剧了热量的流失,南极冰盖本身受到地球变暖的影响其实尚小。

  不过,它周围的陆缘冰和海冰受到地球变暖趋势的影响,则几乎是板上钉钉的事实。

  最近几十年,随着全球变暖持续,北极海冰早就呈现逐年减少的倾向,而南极海冰则呈现强烈波动,甚至直到2015年之前,南极海冰面积都在逐步增长。

  

  消融中的北极海冰。| NASA

  但这一切在2015年发生了变化。2016年到2017年间,南极海冰面积经历了历史性的下跌,短短两年间就损失了120万平方公里,相当于两个法国面积。这引起科学家们的高度紧张。难道全球变暖加速了?

  直至最近,一项新研究终于揭开了谜底:从2015年9月开始,一次强烈风暴引发的冰穴,触发了南极海冰的连锁消融。

  那是威德尔海海域的一次风暴,风暴带来的温暖气流让多处海冰发生裂缝、崩解和消融。随后,在11月,南极的盛夏时节,那年的夏日格外炽烈,南极平均温度比往年高出3度,一个不速之客悄然造访:南极海冰的核心区域出现了一个冰穴。

  冰穴是海冰中的无冰区域,之前40年中从未出现。失去了冰层的深色水面顿时暴露在外,像一只“死亡之眼”一样贪婪地吸收着阳光。这进一步加速了冰层的融解。从而又暴露了更大的水面。连环的相互加强作用,让海冰消亡逐渐失控。

  同年12月以及次年(2016年),同样的事件又在其他区域连续上演。南极过去几十年一直保持的海冰增长态势被迅速打断,并一去不复返。

  

  南极海冰中出现的冰穴。 | NASA(2017年9月25日)

  科学家们也由此勾勒出了极地海冰消融的潜在路线:暖风暴和炎热天气叠加,将有极大几率形成冰穴,带来的必然后果就是海冰连锁性大消融。

  3

  企鹅在气候变化中意外“得利”

  像极地这样简单而缺乏容错能力的气候生态系统,面对变化自我调节能力往往非常弱。 如果照目前态势发展,南北极海冰都将十分危险,物种生存唯艰。

  据一项最新研究预测,如此下去北极熊将可能无法借助海冰漂浮和获取食物,在80年内濒危甚至灭绝。

  不过,令人意外的是,并不是所有物种都那么倒霉。就目前所知,企鹅竟然在这个过程中上位了。

  极地生物学家很早就注意到,南极的阿德利企鹅种群数量和海冰面积成负相关关系:当海冰面积减少时,它们就将迎来繁殖良机,而扩大种群;当海冰面积增大,其繁殖和育雏行为则会受到打击,导致种群数量减少。

  这一奇怪现象,也被科学家借这次南极海冰消融之机破解。

  原来,企鹅喜欢水而不喜欢海冰。因为,在繁殖季节,它们必须翻山越岭,跨越茫茫海冰,才能到达可以潜水的未冻结海域寻找食物。而企鹅的体型擅长游泳而不擅长行走,在海冰少的年份,这份辛苦将大大减少。

  据统计,在海冰少的年份,企鹅每天平均可以少移动近5公里,花在觅食上的时间比多冰年份最多可减少近8小时(2010-2017年数据)。

  更少步行节约下来的体能,让企鹅在海中狩猎范围更宽广,同类间的竞争压力大为减少。并且,暴露的海面可以吸收更多阳光,让浮游生物数量增加,以之为食的鱼和磷虾虾也增加了,企鹅的食物更充足

  种种因素都让阿德利企鹅生活更滋润了。不仅体重在少冰年份平均增加了5~17%,雏鸟的存活率和体重也大幅增长。

  

  爱潜水的阿德利企鹅。| webshots.com

  但是,这只是众多不幸中的一个例外。南极企鹅无疑是全球变暖趋势下的少数幸运儿。大部分极地生物,都将在全球变暖态势下迎来噩梦。

  虽然海冰融化一时间威胁不到我们人类的生存,但我们也不得不提前思考一个问题:当我们放任自己翻弄其他物种命运的时候,是否确定自己能够背负一切后果。

  参考文献:

  [1] Recent Decrease of Summer SeaIce in the Weddell Sea, Antarctica

  https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2020GL087127

  [2] Fasting season length setstemporal limits for global polar bear persistence

  https://www.nature.com/articles/s41558-020-0818-9

  [3] Foraging behavior links sea iceto breeding success in Antarctic penguins

  https://advances.sciencemag.org/content/6/26/eaba4828

  [4] Understanding climate/Antarctic sea ice extent

  https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/understanding-climate-antarctic-sea-ice-extent

  [5] 北極南極域の海氷

  https://www.data.jma.go.jp/gmd/kaiyou/data/shindan/sougou/pdf_vol2/1_3_1_vol2.pdf

  [6] Fasting season length setstemporal limits for global polar bear persistence

  https://www.nature.com/articles/s41558-020-0818-9?mc_cid=f6db3902b4&mc_eid=db26089c2c

https://www.163.com/dy/article/FO9H1GSQ0521B16K.html


北极现48度可怕高温!动物面临灭绝 

2021-07-07 13:21

      近日高温天气纷纷对多个国家造成了困扰,加拿大以及美国西部地区遭受了难以忍受的高温,加拿大西部地区某城市还创下近50°C的区域高温纪录,震惊世界!

      本身来说,没有那么值得关注,但是发生这件事情是在人口密度较低的极高纬度北极地区,近日的温度值不比低维度的地区温度低,甚至比我们更高,在北极圈内俄罗斯小镇,当地居民记录到了48°C的地表最高温度值!

      地表48°C,北极圈内,在我们印象中极寒的地区,而不是在印度…

      在夏日第一天,北极环境气候监测站就检测到了西伯利亚各地区地表温度异常,普遍超过35°C,另一个小镇也测出超43°C的地表温度,而在Verkhojansk镇,48°C的温度值彻底让科学家们傻眼了。

      今年从四五月份以来,极地科学家们对超常的30多度高温持续流行就十分惊讶,

      多年生活在极圈内的科学家都纷纷觉得这个温度不可思议,丹麦气象研究所气候科学家Ruth Mottram表示,“很长一段时间以来,我们一直在说我们会遇到更多极端情况,比如强烈的热浪。这有点像预测成真,而且比我们想象的要快。”

       远在西班牙巴塞罗那超级计算中心的气候科学家Ivana Cvijanovic也表示,“看到这个现象真的很奇怪,在整个西伯利亚它真的能热这么久?一月,二月,三月,四月。这种模式真的太引人注目了。”

       然而没想到,初夏第一日这个数字级就又上一层,甚至有破5的冲动…

https://www.sohu.com/a/476038167_121124694




https://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1294466.html

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