美国科学家近期在学术期刊《气候》上发表的一项研究成果表明,北冰洋很可能在2034年迎来第一个“无冰之夏”。

北极海冰并非一成不变,一年中会动态变化:夏季持续融化,在9月前后达到最小面积;冬季持续结冻,在3月前后达到最大面积。近几十年来,由于北极地区气温持续升高,海冰在夏季的面积随之持续减少。

科学家们通过不同技术手段的观测和研究都支持了上述结论。以海冰年龄为例,1988年25%左右的北极海冰持续冻结4年以上,2013年这个比例降到了7%。在过去60年里,北极海冰的厚度也在变薄。通过卫星观测,1979年至2000年,北极夏季最小海冰范围平均为670万平方千米。进入21世纪以来,这一数值在2012年达到最低,只有近334万平方千米,又减少了一半左右。

北极海冰减少,直接影响到生存在海冰上下的各种生物。北极熊的主要食物来源之一是在北极海冰上换气或休息的海豹,而北极熊在水下的活动能力远远不及海豹。因此,海冰减少严重影响到北极熊的捕猎成功率,导致其种群近几十年来锐减。此外,海冰的融化虽然对海水体积的影响要小于陆上冰盖的融化,但却直接影响着海冰区域的海水盐度。这种盐度的显著降低会改变一些浮游生物的生存状态,进而破坏整个海洋食物链网。

北极海冰减少,还会反过来影响全球气候。由于液态水比冰的热容量更大,北冰洋一旦在夏天失去海冰的覆盖,就会吸收并存储更多的热量,从洋流和大气循环等多个方面扰乱现有的气候状态。

北极上空极低温的气团被一圈极地高速环流围绕着,不会轻易扩散。有研究发现,海冰的消失会削弱这圈极地高速环流,导致北极的低温气团向低纬度地区扩散。近些年来,北美和欧洲冬天不断出现极端严寒天气,实际上是全球变暖的结果。

北极海冰减少,也有有利的一面。比如在航运方面,北冰洋航线成为可能,将大大缩短从太平洋沿岸前往西欧和北欧的航海距离。然而,由此带来的经济效益远不能抵消海冰融化相关气象灾害所造成的经济损失。

北极海冰减少,也与地球倾角等因素有关。由于地球的自转轴曾比现在更为倾斜,导致极地接受热辐射更多,北极很可能在1万年前就出现过无冰之夏。然而,地质学因素的改变都是极其缓慢的,至少以万年为单位,因而从这一角度无法解释当下海冰面积的急剧变化。

根据计算机模型模拟计算,北冰洋出现无冰之夏的时间点可能在2030年至2040年之间,2034年只是可能性最大的年份。由于气候是非线性系统,对模型的建立方式和条件设定非常敏感,科学家们一般都比较谨慎保守。从以往实际发展来看,一般都会比预测提早到来。

人类的碳排放是过去200年来影响气候变化的最主要因素。如果人类不在减少碳排放方面做出实质性改变,全球平均气温在本世纪末将上升1.5摄氏度以上。在没有跨越式科技发展的前提之下,这一温度上升幅度将带来不可逆转的影响。北冰洋的无冰之夏或许只是一个开始。

(作者为北京航空航天大学医学科学与工程学院教授叶盛)