《探南極》係列訪談第三期丨全球變暖,南極海冰融化有多嚴重?-新華網
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2024 05/20 11:10:18
來源:新華網

《探南極》係列訪談第三期丨全球變暖,南極海冰融化有多嚴重?

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  2024年是中國極地考察40周年。40年來,在黨的領導下,我國極地事業從無到有、由弱到強,一代代極地工作者勇鬥極寒、堅忍不拔、拼搏奉獻、嚴謹求實、辛勤工作,取得了豐碩成果。位于地球最南端、神秘遙遠的“冰雪大陸”南極洲是進行科學研究的“聖殿”,一批又一批中國科考健兒奔赴南極,他們到南極探索什麼科學奧秘?他們如何進行科學探索?取得哪些科研成果?南極還有哪些未解之謎?新華訪談聯合新華社上海分社“上天入海”工作室,圍繞南極的氣候變化、冰蓋穩定性、海冰融化、天文發展、動物狀況等領域推出係列訪談“探南極”。

  南極大陸被南大洋緊緊環繞。每年冬季,南極大陸周圍都會結滿厚厚的海冰,面積甚至超過南極大陸;每年夏季,海冰迅速消融,最多時面積也相當于南極大陸。這一年一度的“盛事”,堪稱地球上一幕最為壯麗的季節性變化,是全球氣候係統主要影響因素之一。海冰觀測,是我國南極考察長期堅持的一個科學項目。面對全球氣候變暖,南極海冰正在發生什麼響應?海冰融化有多嚴重?

  “探南極”係列本期專訪第36次南極科學考察隊員、中山大學測繪科學與技術學院趙羲,第38次南極科學考察隊員、中山大學測繪科學與技術學院鄭雷。

南大洋上正在融化的海冰。 新華社記者 張建松 攝

  新華網:請問中山大學測繪科學與技術科學團隊採用何種方法監測南極海冰變化?

  趙羲:由于南極海冰分布范圍廣、季節差異大,動態變化快,衛星遙感技術是監測南極海冰變化最主要的手段。中山大學測繪科學與技術學院有一支專門攻克極地遙感技術難題的研究團隊,由四次前往南極科考的程曉教授牽頭,18位年輕的科研人員組成,利用主被動微波、可見光、熱紅外以及現場航空觀測等多源遙感數據,對海冰密集度、厚度、漂移速度、表面溫度、冰上積雪、冰間水道、冰間湖等多個海冰物理參數和多尺度海冰現象進行精確的海冰遙感反演和制圖。一方面針對反演技術的精度不足不斷進行方法創新和迭代,大力推動國産衛星的海冰遙感産品發展。另一方面,這些海冰遙感技術也為我國南極考察現場作業提供重要支撐,為北極海冰區航道開發和航行安全提供關鍵技術保障。

  

  中山大學測繪科學與技術學院團隊合影。(受訪者供圖)

  新華網:根據近年來的監測研究,南極海冰融化有什麼明顯特徵?

  趙羲:南極海冰由海水結冰而成,具有很強的季節性特徵。一般來説,在南半球冬季,南極海冰面積可達到1800萬平方公里,是南極大陸的1.5倍;而在夏末秋初,會縮小到400-600萬平方公里左右。1980-2014年,南極海冰面積持續增長,2014年冬季甚至達到了2000萬平方公里,一度被認為是全球氣候變暖的反例,被稱為“南極海冰悖論”。

  然而,2016年南極海冰突然出現“崩潰式消融”,夏季海冰面積減少到只有300-400萬平方公里,並在2017年2月南極海冰面積首次低于200萬平方公里。此後,南極海冰面積一直保持低位。2023年7月,南極海冰平均面積約1059萬平方公里,較2022年同期(1191萬)減少132萬平方公里,較1981-2010年歷史平均(1275萬)減少216萬平方公里。

  值得關注的是,南極海冰在總面積減少的同時,還存在著顯著的局地性變化。例如,西南極和南極半島附近的阿蒙森海與威德爾海的海冰持續快速消融。

  

  趙羲在南極考察工作中。(受訪者供圖)

  新華網:造成南極海冰融化的原因是什麼?

  趙羲:與全球氣候變率密切相關的四個大氣驅動因素促成了南極海冰的快速減少,包括持續正位相的南極濤動,中等強度的拉尼娜事件,負位相的太平洋年代際濤動與大西洋多年代際濤動。這四個因素導致阿蒙森海低壓異常加強和向西南移動,使得別林斯高晉海和南極半島東側的海冰大幅度減少。結合西風帶的加強和南移,埃克曼上升流增強促進了次表層暖水向上的輸送,導致海冰減少。

  極地是影響全球氣候的“穩定器”,也是“放大器”。近年來,南極氣候環境正經歷快速而劇烈的變化,海冰面積“先增後減”。但目前尚不明確創下歷史新低的南極海冰面積是一個短暫的異常現象,還是極地氣候穩健轉變的早期證據。科學界對南極海冰2014年前增長及2016年後崩潰式消融的主要原因,還沒有完全搞清楚,尚需進一步深入研究。

  

  鄭雷在南極考察工作中。(受訪者供圖)

  新華網:南極海冰融化對全球氣候變化會帶來什麼影響?

  鄭雷:南北兩極猶如安裝在地球兩端的‘空調冷凝器’,如果海冰面積銳減,首當其衝的是冷凝器作用減弱,從而加劇全球變暖。同時通過影響大洋溫鹽環流,進而影響全球能量平衡,導致生態係統一係列變化。

  大氣環流:南極海冰的減少會改變局地熱力條件,南極海冰減少會通過海-氣耦合過程影響到熱帶海溫和降水,從而對全球氣候都會産生一定的影響。

  海洋環流:南極海冰融化會改變海洋的鹽度和溫度分布,進而影響海洋環流,並對氣候係統産生進一步的反饋效應。

  南極冰架:海冰的存在有助于保護冰架,減少因融化和海浪侵蝕導致的冰架崩解事件,從而減緩全球海平面上升的趨勢。

  生態係統:南極冰架和海冰是許多海洋生物的棲息地和食物源,包括浮遊生物、魚類、鳥類和海豹等。海冰融化可能導致這些物種的棲息地縮小,對南極生態係統的穩定性和生物多樣性構成潛在威脅。

  

  南極海冰融化的黃昏風景一瞥。 新華社記者 張建松 攝

  新華網:在我國南極考察中,建議如何進一步加大對南極海冰的研究和監測力度?

  鄭雷:前沿科學問題牽引。近年來,南極氣候環境經歷著快速而又劇烈的變化,目前尚不明確歷史新低的南極海冰范圍和快速增加的冰蓋物質流失是一個短暫的異常現象還是穩健轉變的早期證據。回答這些問題將有助于我們準確預測未來南極海冰變化。

  多學科聯合攻關。南極科學研究涉及大氣、海洋、地理、生物、測繪等多個學科領域,其變化機理涉及冰蓋或冰架-海冰-海洋-大氣等相互作用過程。需綜合性地制定南極科學考察計劃,協調好各個學科領域的任務和目標,通過聯合攻關來全面理解南極的氣候環境和生態係統變化等復雜問題。

  強化空天遙感觀測能力。受限于南極所處的特殊地理位置以及極端環境,實地開展南極海冰觀測十分困難,空天遙感觀測是不可或缺的手段。目前,我國極地空天基遙感觀測能力還較薄弱,與歐美國家相比有較大差距。未來需突破極地空天遙感載荷技術、加強極地衛星平臺建設、提升極地衛星觀測頻次。

  建設水下或冰下探測能力。南極海冰的研究需要充分考慮冰-海-氣相互作用的復雜性,尤其是水下或冰下的能量和物質交換機制。目前,極地水下或冰下觀測難度大、觀測資料極為稀少,尤其缺乏重要的中小尺度物理過程觀測。聯合空-天-冰-海基觀測平臺,開展極地環境立體監測將為厘清極地環境變化機理提供重要支撐。

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