新研究揭示北极海冰活动如何影响东亚冬季气温

新研究揭示北极海冰活动如何影响东亚冬季气温 最近的研究强调了北极海冰减少对“北极暖、欧亚冷”气候模式的重大影响，研究表明大气条件会产生不同的影响。未来预测表明，到本世纪中叶，北极冬季冰层形成将会增加，这为持续的气候变化提供了见解。2023 年 3 月 20 日，格陵兰迪斯科湾的海冰。图片来源：Lars Henrik Smedsrud北极海冰一直在迅速减少，过去 40 年来，夏季海冰面积每十年减少约 12.2%。早期研究表明，北极海冰减少在推动“北极暖，欧亚冷”气候模式方面发挥了关键作用。然而，现有观测资料的局限性引发了人们对内部大气变化是否可能掩盖海冰减少的真正影响的质疑。卑尔根大学地球物理研究所高级研究员、《大气科学进展》杂志上发表的研究报告的通讯作者何胜平博士利用大规模实验来解开北极海冰损失和内部大气变化对这种气候模式的影响。该研究与多家国际机构合作，发现海冰减少确实可以引发“北极暖、东亚冷”模式。然而，海冰减少对东亚的降温效应很容易被大气变化所掩盖，导致更显著的冷或暖异常。该团队还研究了未来北极海冰的变化，重点关注新形成的冬季冰层。随着北极变暖，冬季开阔海洋面积的增加使得更多新形成的冰层得以形成。这些新形成的冰层为北极-空气-海洋相互作用和北半球更广泛的大气联系提供了重要信息。他们的发现表明，在各种排放情景下，北极冬季新形成的冰预计会持续增加到本世纪中叶，此后在较为温和的情景下会趋于稳定，但在较高的排放下则会减少。这些新研究不仅量化了北极海冰对冬季气温的直接影响，还揭示了冬季北极新形成的冰的增加趋势。这些发现为“新北极”时代的气候变化提供了重要见解。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

全球变暖的新威胁：北极永久冻土的“碳炸弹”

全球变暖的新威胁：北极永久冻土的“碳炸弹” 但是，永久冻土也是一个日益脆弱的大量碳库。根据研究人员的计算，随着气候变化对北极永久冻土层的削弱，全球每升温 1.8华氏度（1摄氏度），随着极地水道的扩张和融化土壤的搅动，释放的碳相当于 3500 万辆汽车一年排放的碳量。景观动态与研究动机第一作者 Joanmarie Del Vecchio 作为达特茅斯大学的 Neukom 博士后研究员领导了这项研究，她的顾问和研究共同作者是地球科学助理教授 Marisa Palucis 和工程学教授 Colin Meyer。Del Vecchio 说："我们从根本上理解了物理学，但当事物开始冻结和解冻时，很难预测哪一方会获胜。如果山坡赢了，它们就会掩埋土壤中的碳。但如果气候变暖，河道突然开始获胜，我们就会看到大量的碳被释放到大气中。这很可能会形成变暖的反馈回路，导致释放更多的温室气体。"达特茅斯大学的研究人员试图了解为什么北极流域的河流面积往往小于气候温暖地区的流域。第一作者 Joanmarie Del Vecchio（如图）在阿拉斯加进行实地考察时，从河边的工作地点徒步上山，看到陡峭的山坡上没有河流或溪流，于是萌生了这项研究的想法。图片来源：Mulu Fratkin研究人员试图了解为什么北极流域（河流及其相连水道的总排水面积）的河流面积往往小于气候温暖地区的流域，因为气候温暖地区的流域可能拥有遍布地表的大量支流。Del Vecchio 现在是达特茅斯大学的访问学者和威廉与玛丽学院的助理教授，她于 2019 年在阿拉斯加进行实地考察时萌生了这项研究的想法。她从河边的工作地点徒步上山，看到的是没有河流或溪流阻隔的陡峭山坡。Del Vecchio 说："似乎是山坡赢了，水道输了。我们想测试是否是温度塑造了这一地貌。我们很幸运，在过去几年中获得了大量的地表和数字高程数据。几年前我们不可能完成这项研究。"研究结果与分析研究人员利用卫星和气候数据研究了北半球从北回归线上方到北极的 69000 多个流域的深度、地形和土壤条件。他们测量了每条河流的河道网络在其流域内所占的土地比例，以及河谷的陡峭程度。在分析的流域中，有 47% 是由永久冻土形成的。与温带流域相比，这些流域的河谷更深、更陡，河道所占的周围地形面积减少了约 20%。研究人员报告说，尽管冰川历史、背景地形陡峭程度、年降水量和其他因素存在差异，但这些相似之处都会影响水和土地的推拉作用。北极流域的形成有一个共同点永久冻土。Del Vecchio 说："无论如何，河道更大、更丰富的地区都更温暖，平均气温更高，永久冻土更少。在有永久冻土的地区需要更多的水来开凿山谷。"研究显示，永久冻土限制了北极河流的足迹，也使其能够在冰冻的土地中储存大量的碳。为了估算这些流域因气候变化而释放出的碳量，研究人员将永久冻土中储存的碳量与地面解冻和北极河流蔓延时冲刷造成的土壤侵蚀量结合起来。气候变化影响与未来关切研究表明，北极地区的温度已经比工业化前水平升高了3.6华氏度（2摄氏度）以上，也就是大约自1850年以来。她说，据科学家估计，如果目前的温室气体排放得到控制，到2100年，北极永久冻土的逐渐解冻可能会释放出220亿至4320亿吨二氧化碳，如果不这样做，则会释放出高达5500亿吨二氧化碳。据国际能源机构估计，2022 年的能源消耗向大气中排放的二氧化碳超过 360 亿吨，创历史新高。Palucis说，北极适应寒冷的时间太长了，以至于科学家们几乎不知道，如果永久冻土加速融化，会释放出多少碳，或者碳释放的速度有多快，他的研究小组将北极作为火星的替身，研究红色星球的表面过程。他的研究小组将北极作为火星的替身，研究红色星球的地表过程。虽然北极在过去经历过变暖，但可怕的是现在变暖的速度如此之快。地貌必须迅速做出反应，这可能会造成创伤。在一次北极研究旅行中，她看到一块小楼大小的基岩从悬崖上断裂。造成断裂的罪魁祸首是渗入岩石并使其变得脆弱的小股水流。这是一种适应寒冷条件的地貌，因此当你改变它时，即使是少量的水流通过岩石，也足以引起实质性的变化。她说："我们对北极地貌的了解或多或少与 100 年前对温带地貌的了解相同。这项研究迈出了重要的第一步，表明我们对温带流域的模型和理论无法应用于极地地区。在了解这些地貌方面，这是一扇全新的大门。"从北极地区采集的沉积物岩芯显示，大约1万年前有大量的土壤径流和碳沉积，这表明当时的北极地区要比现在温暖得多。如今，宾夕法尼亚州和美国大西洋中部等地区位于冰河时期冰川最远的南面，预示着现代北极地区的未来。Del Vecchio 说："我们有一些过去的证据表明，当气候变暖时，大量沉积物被释放到海洋中。现在，我们的论文提供了一个快照，显示随着气候变暖，北极会有更多的水道。但这一切都不等于说，'这就是当你把一个寒冷的地貌迅速升温时会发生的事情'，我不认为我们知道它会如何变化"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

北极的冰一直在融化，南极也是吗？

北极的冰一直在融化，南极也是吗？ 过去四十年来，北极的升温速度比地球平均快了2-4倍，引发北极海冰和陆冰迅速消融，北极航道日益进入公共议程。相较于北极，人们对于南极的关注有限，实际上，南极的气候变化更为复杂。 有别于传统认知，自1979年有卫星监测以来，直到2014年，南极海冰以每十年1%的速度在增长，2012-2014年间的三个9月，美国国家航空和航天局都曾观测到破纪录的海冰最大范围，一度让一些人声称自己找到了否定气候变化的有力证据。南极的温度究竟如何变化？南极的海冰增加了吗？极地生物又将何去何从？... 来自：雷锋 频道：@kejiqu 群组：@kejiquchat 投稿：@kejiqubot

南极洲正在发生"制度转变"：新研究揭示了极地气候的根本变化

南极洲正在发生"制度转变"：新研究揭示了极地气候的根本变化 南极海洋-海冰系统可能正在发生根本性变化 - 塔斯马尼亚大学澳大利亚南极计划合作项目的威尔-霍布斯及其同事撰写的一篇论文指出，有证据表明南极海冰的范围可能正在发生"制度转变"。虽然南大洋中的冰对南极气候起着至关重要的作用，例如反射太阳的热量，但自 2006 年以来，夏季海冰范围的变化越来越大，而且与前一个月的海冰而不是通常驱动海冰范围的大气因素更密切相关。作者的统计分析表明，海冰与下方海洋之间的相互作用可能已经发生了根本变化（可能与全球变暖有关），从而导致了这种变化的加剧。霍布斯在 AAPP 的一份新闻稿中说："对科学家来说，最惊人的变化也许是......最近十年的极端波动不能仅用大气层来解释。AAPP 的研究表明，我们所看到的变化海冰从平均状态偏离的程度以及这些偏离持续的时间是由海洋过程控制的。这进一步证明，海洋变化很可能就是近年来发生的一切的秘密所在。"南极比北极吸收更多的能量根据威斯康星大学麦迪逊分校 Hamish D. Prince 和 Tristan S. L'Ecuyer 的一篇新论文，卫星数据显示北极和南极对气温升高的反应存在差异。由于融化的海冰降低了该地区的反射率，两极接收到的太阳能量输入都在增加。这可能会影响两极和温带地区之间的温度梯度，而这正是气候系统的主要驱动力。这项研究发现，尽管冰雪迅速融化，但变暖的北极地区向太空排放的热量几乎与增加的热量相当，使得该地区的净能量失衡基本保持不变。然而，南极并没有向太空释放更多的热能，这意味着太阳辐射正在被那里的气候系统吸收，其方式可能会影响南大洋和大气层以及地球的纬度热平衡。"我们的研究为气候系统的一个基本方面提供了可靠的观测记录。与北冰洋不同的是，北冰洋增加的太阳吸收被热辐射所平衡，而南大洋表面温度对增加吸收不敏感，积累了额外的能量，"普林斯说。"普林斯说："这种反差强烈的两极对减少反照率的反应对全球的影响可能是深远的，但目前还不为人所知。"海冰融化减少了北极的季节性极端天气，尤其是极端寒冷天气第三篇论文由阿拉斯加大学费尔班克斯分校的伊戈尔-波利亚科夫及其同事撰写。论文发现，随着海冰融化暴露出更潮湿的海洋空气，自 1979 年以来，北极地区夏季最高气温和冬季最低气温之间的差异越来越小。作者发现，在整个北极地区，平均地表气温每十年上升约 0.62°C。虽然平均气温有所上升，但自 1979 年以来，夏季高温极端气温降低了 25%，冬季低温极端气温升高了 200%随着北极变暖，预计极端气温将继续降低。波利亚科夫说："我们的研究表明，北极气候系统发生了根本性转变，流动性增强，大气、冰原和海洋之间的联系密切。这种强大的耦合性使得理解该系统的行为变得非常困难，因此有必要在北极气候变化研究中采用多学科方法"。2023 年海冰低温-厄尔尼诺现象，有还是没有？最后，英国的 Till Kuhlbrodt 及其同事在《美国气象学会公报》（BAMS）上发表的一篇论文指出，2023 年北大西洋海面温度创历史新高、南极海冰覆盖面积创历史新低的极端现象，与我们在全球变暖达到 3°C 临界值的世界中可能看到的情况类似。虽然包括厄尔尼诺在内的许多因素被认为是造成去年极端天气的主要原因，但作者认为这些解释可能还不够充分。他们指出，近年来辐射强迫增加的趋势一直很强，而且在厄尔尼诺现象影响最强烈的8到9个月之前，海面温度和海冰极端现象就已经很明显了。蒂尔-库尔布罗特（Till Kuhlbrodt）（雷丁大学）说："去年在北大西洋和南大洋观测到的极端天气之所以如此令人担忧，是因为它们远远超出了我们在过去 40 年中所看到的任何情况。虽然全球升温加速将是一个主要原因，但我们对海洋数据的分析表明，海洋中的制度变化也可能起到至关重要的作用。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

2024年北极海冰将继续令人担忧地消退

2024年北极海冰将继续令人担忧地消退 上图显示的是 3 月 14 日的冰层面积，这一天是全年冰层面积最大的一天。为了确定冰盖范围，科学家们将海冰的卫星观测数据投影到网格上，然后将每个单元格中至少有 15% 冰雪覆盖的总面积相加。黄色轮廓显示的是 1981 年至 2010 年二月份海冰范围的中位数。中值是指中间值；也就是说，一半的面积大于黄线，一半的面积小于黄线。该分析基于 Nimbus-7 号卫星上的微波传感器收集的数据，Nimbus-7 号卫星由美国国家航空航天局（NASA）和美国国家海洋与大气管理局（NOAA）以及国防气象卫星计划的卫星联合运行。截至 2024 年 3 月 14 日的每日海冰面积（红色）与 2017 年的最低纪录（橙色）和 1981 年至 2010 年的平均面积（蓝色）的对比。该图显示了截至 2024 年 3 月中旬的每日海冰面积（红色）与 2017 年的最低纪录（橙色）以及 1981 年至 2010 年的平均面积（蓝色）的对比。今年的北极冰层最大值是有记录以来的第 14 低值。复杂的天气模式使我们很难预测任何一年会发生什么。美国国家航空航天局（NASA）和科罗拉多大学博尔德分校国家冰雪数据中心（NSIDC）的科学家们跟踪这些季节性和年度性波动，因为海冰塑造了地球的极地生态系统，并在全球气候中发挥着重要作用。美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心的冰雪科学家 Linette Boisvert 说："海冰和海冰上的积雪具有很强的反射性。在夏天，如果我们有更多的海冰，它就会反射太阳辐射，帮助地球保持凉爽。"相反，冰层的缩小使地球更容易受到太阳辐射的影响。暴露在外的海洋颜色更深，更容易吸收太阳辐射，从而捕获并保留这些能量，最终导致地球海洋和大气变暖。与十几年前相比，两极附近的海冰更容易受到天气的影响。美国宇航局 ICESat-2 号卫星上的激光测高仪收集到的冰层厚度测量结果显示，在温暖的月份里，能够坚持下来的冰层越来越少。这意味着每年必须从头开始形成新的冰层，而不是在旧冰层的基础上形成更厚的冰层。反过来，较薄的冰层比多年积累的冰层更容易融化。Boisvert说："我们的想法是，再过几十年，我们将迎来基本无冰的夏季，冰覆盖面积将减少到 40 万平方英里（100 万平方公里）以下，北冰洋的大部分海域将暴露在太阳暖化的强光下。"美国宇航局地球观测站的图片，作者 Lauren Dauphin，使用的数据来自国家冰雪数据中心。James Riordon/美国宇航局地球科学新闻组的报道，为地球观测站改编。 ... PC版： 手机版：

研究认为北极可能在不到10年的时间内出现大量“无冰地区”

研究认为北极可能在不到10年的时间内出现大量“无冰地区” 根据科罗拉多大学博尔德分校最近的一项研究，在未来几年内，北极地区可能会出现几乎完全没有海冰的夏日。这项发表在《自然-地球与环境评论》杂志上的研究结果表明，北极地区首个无冰日的出现时间可能会比之前的预测提前 10 多年，之前的预测侧重于该地区何时会出现一个月或更长时间的无冰期。这一趋势在所有未来排放情景下都是一致的。到本世纪中叶，北极地区在海冰覆盖率最低的 9 月份可能会出现整整一个月没有浮冰的情况。到本世纪末，根据未来的排放情况，无冰季节可能每年持续数月。例如，在高排放或"一切照旧"的情况下，地球最北端地区甚至会在冬季的某些月份持续无冰。北极"无冰"的定义对科学家来说，北极无冰并不意味着水中没有冰。相反，研究人员称，当海洋中的冰面积小于 100 万平方公里（38.6 万平方英里）时，北极地区就是无冰地区。这一临界值不到 20 世纪 80 年代该地区季节性最小冰覆盖面积的 20%。近年来，北冰洋 9 月份最小海冰面积约为 330 万平方公里。亚历山德拉-詹恩（Alexandra Jahn）是科罗拉多大学博尔德分校北极和高山研究所的大气与海洋科学副教授和研究员，她着手分析现有的海冰预测文献。她和她的合作者还分析了来自计算气候模型的海冰覆盖数据，以评估北极地区未来每天可能发生的变化。他们发现，海冰覆盖率降到 1 平方公里临界值以下的第一天平均会比月平均值提前 4 年，但最多可能提前 18 年。詹恩说："当涉及到传达科学家们对北极将发生的情况的预期时，重要的是要预测我们何时可能观测到北极首次无冰的情况，这将显示在每日的卫星数据中。"预测无冰条件的重要性研究小组预测，在所有排放情景下，北冰洋可能在 2020 年代至 2030 年代的 8 月底或 9 月初首次结冰。雅恩说，温室气体排放是海冰消失的主要原因。冰雪覆盖面积的减少会增加海洋吸收的阳光热量，加剧冰雪融化和北极变暖。海冰的减少对依赖海冰生存的北极动物（包括海豹和北极熊）产生了重大影响。此外，随着海洋变暖，研究人员担心非本地鱼类可能会进入北冰洋。这些入侵物种对当地生态系统的影响尚不清楚。海冰的消失也给生活在沿海地区附近的社区带来了风险。贾恩说，海冰在缓冲海浪对沿海陆地的影响方面发挥着重要作用。随着海冰的消退，海浪会越来越大，造成海岸侵蚀。虽然北极无冰是不可避免的，但 Jahn 说，未来的排放水平仍将决定这种情况出现的频率。在目前社会所处的中度排放情景下，北极可能只有在夏末秋初的 8 月至 10 月才会出现无冰状态。但在最高排放情景下，到本世纪末，北极可能会有长达九个月的时间不结冰。"这将使北极变成完全不同的环境，从夏季的白色北极变成蓝色北极。因此，即使无冰状态不可避免，我们仍然需要尽可能降低排放量，以避免出现长期无冰状态，"Jahn 说。好消息是北极海冰的恢复能力很强，如果大气层降温，它可以很快恢复。詹恩说："与格陵兰岛花了数千年才形成的冰层不同，即使我们融化了所有的北极海冰，如果我们能在未来想出办法将大气中的二氧化碳排出，扭转气候变暖的趋势，海冰也会在十年内恢复。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：