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北极海冰气候变化的关键指标和放大器

放大字体  缩小字体 2019-10-11 10:12:04  阅读:5802 作者:责任编辑NO。魏云龙0298

1、北极海冰规模到达年内最小,创前史第二小的记载

2019年9月17日,北冰洋海冰规模到达了2019年的最小值,约为415万平方公里,比1980-2010年期间的气候均匀值(628万平方公里)小约34%,违背气候态的起伏超越90%的百分位,这一数值仅比2012年数值大,是有现代观测记载以来海冰规模第二小的年份。从今年年初开端,北极海冰规模即迫临乃至超越前史最小值,从8月中旬开端由于受海外表风向改变的影响,才止住快速削减的趋势。

图1. 2019年9月中旬,北极海冰规模到达年内最小值,这是有现代观测记载以来海冰规模第二小的前史记载,北极海冰规模数据来自于美国国家冰雪数据中心(https://nsidc.org/data)。

一般来说,9月之后跟着秋冬季的到来和海温的下降,北冰洋开端构成新的积冰,海冰规模开端逐步添加,没有融化的部分堆集成为多年积冰,一直到来年三月份海冰规模到达最大,跟着春夏日的到来不断融化,直到9月份到达最小值,然后构成北极海冰的年循环进程。虽然关于海冰的数据有长达1450年的代用材料(Kinnard et al., 2011; Vavrus et al., 2017),可是海冰的监测数据在1950s年曾经整体偏少,自20世纪70年代末进入卫星年代之后,数据才真实丰厚起来。

北极海冰规模和面积巨细不只影响帆海安全、北极周边生态体系,并且是气候改变中无足轻重的成员,能够影响中低纬大气环流,形成极点的气候气候事情(Overland et al., 2016)。海冰的反照率是海洋的5-6倍,其面积巨细调制进入地球体系的入射太阳光的多少,通过冰雪-反照率的正反应机制,对气候改变起到“扩大器”的效果。在全球变暖的进程中,北极区域的增暖起伏可达全球均匀值的两倍以上,被称作“北极扩大”现象(Serreze et al., 2009),这会加重全球变温暖北极海冰的融化。事实上北极的海冰面积比上世纪70年代现已削减了40%,而总冰量则大起伏削减70%。

在继续全球变暖的影响下,北极区域或许会进入“无冰”状况,详细意义为北冰洋的海冰面积小于100万平方公里,剩下的冰雪将首要会集在加拿大北极群岛区域。猜测北极在详细哪一年进入“无冰”状况有必定的难度,这首要是由于气候体系内部变率和数值形式的不确定性影响,因而各个评价陈述之间有必定的距离。2013年联合国政府间气候改变专门委员会(IPCC)第五次评价陈述猜测的时刻为约2050年。北极区域合作安排北极理事会(Arctic Council)专门建立北极监测与评价方案,2017年发布了第2次《北极雪、水、冰、多年冻土的评价陈述》,陈述以为北极或许在21世纪30年代后期初次呈现无冰夏日状况。

2、《气候改变中的海洋和冰冻圈特别陈述》发布

2019年9月25日,IPCC在摩纳哥举行的第51次会议上发布了第六次评价(AR6)的《气候改变中的海洋和冰冻圈特别陈述》(SROCC)(IPCC, 2019),陈述评价了最新的关于海洋和冰冻圈的改变、影响和习惯对策。陈述由来自36个国家的104位尖端科学家执笔编撰,引用了6981篇正式宣布的论文,通过3轮来自全球80个国家的审稿人的审理,提出一共31176条审稿定见,表现了现在科学界关于海洋和冰雪圈的最新知道。

陈述指出全球海洋和冰冻圈改变加快,在有卫星观测的1979-2018年期间,北极9月份海冰规模以每10年12.8±2.3%的速度快速削减,现在的海冰规模是至少1000年里的最小数值。北极海冰在继续变薄,1979-2018年期间,5年以上的厚冰的面积削减了约90%。全球冰冻圈都在大起伏融化和萎缩,2006-2015年,格陵兰冰盖均匀每年削减质量2780±110亿吨,南极冰盖均匀每年削减质量1550±190亿吨。高纬度冻土温度升至有观测记载以来的最高值,从2007年到2016年,极地和山区的冻土区域均匀温度添加了0.29±0.12°C。陈述猜测,假如能够将2100年全球增温控制在2°C之内,极区多年冻土大概有1/4融化,而假如继续高排放,则70%的多年冻土都会融化,这会要挟到冻土中约1.44-1.6万亿吨有机碳的安全,冻土和冰川融化,也会要挟到高山斜坡的安稳性。

陈述指出全球海洋加快增暖,海洋吸收了气候体系额定添加热量的90%。在969-1993年期间,海洋深度0-700米和700-2000米增温速度分别为每年3.22±1.61 ZJ(1ZJ=1.0×1021焦)和0.97±0.64 ZJ;在1993-2017年期间,这两个数值现已升至6.28±0.48 ZJ和3.86±2.09 ZJ。这项成果采用了中国科学院大气物理研究所的全球海温前史改变的最新估量,修订了观测仪器的体系性误差和采样误差。

整个20世纪,全球海平面升高约15厘米,最近几十年全球海洋变暖加快、冰盖和陆地冰川的加快融化,引起了全球海外表加快上升,2006-2015年全球海外表增速为每年3.6mm,几乎是1901-1990年均匀数值(1.4mm)的2.5倍。新陈述预估的未来海平面改变比本来的数值更高,这是由于旧的数值模型里虽然包含冰盖和冰川融化的影响,但大都没有考虑冰盖的动力进程,而近些年,越来越多的新数值模型和计算办法在必定程度上考虑到了冰盖动力进程的影响,使得对未来海平面的预估更高。依据SROCC陈述,在低排放的RCP2.6景象下,预估2100年全球均匀海平面比1986-2005年的均匀值上升0.43米(或许规模0.29~0.59米),而在高排放的RCP8.5景象下,预估2100年的全球均匀海平面上升为0.84米(或许规模0.61~1.10米),这些数值都比IPCC第五次评价陈述的数值向上批改。

预估较长时刻(2100年今后)的海冰与海平面高度改变状况存在较大的不确定性,首要源自排放情形、南北极冰雪的反应机制等的不确定,海冰、格陵兰岛和南极大陆冰盖、海平面等对全球温度升高的呼应时刻尺度存在差异,且各个数值形式的模仿成果存在较大的不同,尤其是跟着时刻延伸,温室气体的排放情形会主导预估的成果。别的,虽然形式预估的趋势清晰,可是详细改变状况还有不确定的部分,特别是对冰盖和冰川改变是否存在非线性的“骤变点”或“临界点”(tipping point,即跨过某一个阈值后海洋和冰冻圈急剧改变进入另一个新的不可逆的气候状况),以及一些“临界点”将何时到达,还需要进一步的深入研究和继续评价。

作为全球气候改变的目标和“扩大器”,全球冰冻圈的健康和安稳是气候体系安稳的柱石,其快速的融化必然会深远地影响高寒区域的生态体系、海岸线安稳与人居环境,也进一步调制全球的气候和气候体系,影响极点事情的强度和频次。据此,拟定合理的方针和办法,进行长时间的减排和短期的气候改变习惯,才是应对气候改变的影响和危险的应有之意。

作者:魏科、成里京、俞永强

来历:中国科学院大气物理研究所

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