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科学松鼠会

让我们剥开科学的坚果

 
 
 

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什么是科学松鼠会? 我们认为,对于部分人来说,科学就像一枚枚难以开启的坚果,虽味美却不易入口。 我们希望自己能够像松鼠一样,打开科学的坚硬外壳,将有营养的果仁剥出来,让人们能够领略到科学的美妙。 我们试图让科学传播并且流行起来。

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北极的明天更温暖吗?   

2013-08-12 13:45:26|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文作者:黄永明

本文首发于2011年7月(果壳网),两年过去了,今夏中国最热门的话题就是“热”。以全球变暖为基调的气候异常似乎已经成为人类生存环境的“常态”,如果把视角投向北极,气候变化的事实会更加明显,详情可见本文。

北极的未来,这也许不是一个轻松的话题。让人感到奇怪、惊讶及担忧的事情如今正在这里上演。以下是一件真实的故事,发表在英国《自然》杂志上。

杜安尼·史密斯一家住在加拿大北部的伊努维克(Inuvik)。1983年的圣诞节,史密斯一家撑着伞冒雨前往教堂。下着雨!?这是连这个镇子上的老人们都从未见过的景象,因为在圣诞节的时候,通常气温应该在零下30摄氏度,怎么可能会下雨呢?

显然,这种情形的出现与气温有关。 而且并非偶然。

根据美国国家冰雪数据中心的资料,2009年,北冰洋的平均气温在上一个冬天比正常的温度高了1~2摄氏度。2007年,科学家曾对5年后、10年后和20年后的北极作出过一系列预测,其中包括:5年后,北极熊被列为濒危物种;10年后,多年冰灾难般地减少;20年后,北冰洋在9月份无冰。

全球气候变化是否真的如此剧烈地在北极地区上演?

对于北极地区气候变化的原因和结果,科学家们至今无法得出确定的结论。然而,北冰洋洋流的改变,海冰面积变小、厚度减薄,冰川融化,着实让我们不能低估气候变化的影响。

融化的北冰洋

曾经,波光粼粼的北冰洋呈现一片欣欣向荣的温暖景象。但是,5500万年前,地球开始变冷,出现白雪覆盖的格陵兰岛、南极洲以及冻结的北冰洋。又过了1000多万年,在4400万年前,北极冰山开始出现,与此同时,南极冰盖也登上地球气候历史舞台。

到今天,虽然北冰洋仍千里冰封,万里雪飘,但科学家发现北冰洋正在融化。我们可以从下面的故事看看北冰洋融化的速度有多快。

2009年,在中国第四次北极考察中,"雪龙"号破冰船"一不小心"又创造了我国航海史上的最北纪录。得益于海冰融化,近11年来,"雪龙"船平均每年向北推进一个纬度。1999年首次北极考察,"雪龙"最北到达北纬77度18分;2003年第二次北极考察,"雪龙"向前推进到北纬80度16分;2008年第三次北极考察,这一纪录被改写为北纬85度25分。

【2009年中国第四次北极考察,"雪龙"号破冰船行驶在北冰洋上(gov.cn)。】

这一次,科学家们却并没有因为航海纪录的不断刷新而雀跃,因为这表明,剩下的北冰洋海冰越来越少,科学家们忧心忡忡地说:"北冰洋海冰的融化速度令人震撼!搭乘直升机从北纬88度一路飞到北极点,我们看到了大片水塘、冰间水道,甚至是一眼望不到边的开阔水域。"

北极地区的总面积2100万平方千米,其中陆地部分占800万平方千米,剩下的1300万平方千米的地方都被海洋覆盖。

北冰洋海冰每年周而复始地随气温消长,在3月份达到最大面积——超过1400万平方千米,9月份达到最小面积。夏天,海冰融化并不会造成海平面的上升,这就像我们把冰水中漂浮的冰块化掉一样。

来自科学研究的数据或许能让我们更清楚地认识这个问题。美国的两部卫星从1978年开始记录每个月北极海冰覆盖的面积。科学家注意到,从1979年到2006年,一年的每个月份里海冰覆盖的面积都呈现下降趋势。其中最明显的是9月份,大概平均每十年下降9%,约10万平方千米。

海冰的面积在2005年只有历史平均面积的四分之三,是50年来的最低。仅仅两年以后,2007年时,这个最低纪录便又被打破。

【2008年9月10日得北极冰盖,可见海冰已与周围大陆完全脱离,东北、西北航线全线贯通(NASA)。】

到2009年情况仍然严峻。当年2月28日,海冰面积达到了一年来的最高点,这比往年的时间稍早了一些。在3月份的大部分时间里,海冰的面积都保持了这一高度。然而,3月份的平均面积是1516万平方千米,比1979年到2000年的平均水平低了59万平方千米。

至此,北极海冰3月份的平均面积已经连续六年低于平均水平。面积减少的速度是平均每十年2.7%,相当于平均每年43000平方千米。

同时,通过潜艇的声纳从下往上探测水面以下的海冰厚度,科学家比较了1958年到1976年期间和1993到1997年间的声纳记录,发现在9月下旬,北冰洋中心部分的海冰厚度平均减少了1.3米。

因此,科学家做出的预计是,最快到2030年,北冰洋在夏季就会不再有海冰覆盖了。

渐渐崩溃的大陆冰川

冰川是冰的河流。格陵兰是北半球唯一出现大陆冰川的地方,其它地区因为温度不够低,所以只能在高山地区发育冰川。

从格陵兰东海岸的上空看,一些白色的斑点在深蓝的海水中构成巨大的不规则图形,它们都是浮冰。这些浮冰就来自冰川,它们应该生长在无边无际的白色大陆上。

【与泰坦尼克号上演死亡之吻的冰山,就是从大陆冰川上断裂下来的庞然大物。随着格陵兰的冰川崩溃加速,北冰洋的航运、采油等活动都会受到更多威胁。】

不过,最近,一种冰雪上的古怪地貌让人心生疑惑。平坦的白色冰盖上出现了一个个深蓝色的椭圆,就好像质地上乘的蓝宝石。这些蓝宝石其实都是冰面融化形成的湖泊。那些蓝色的美丽池泽,正是冰川逐渐溃烂的病身处渗出的体液。

格陵兰大约有200个海洋性冰川,面积达197.6万平方千米。目前,这些冰川正在一点点将格陵兰岛上积蓄的冰释放出去。

彼得曼冰川就是其中之一。它生长在格陵兰岛上,据北极点1000千米,是世界上最北端的冰川。最厚处达600米,最薄的边缘约30至80米。

彼得曼冰川曾经发生过三次大的冰山释放事件,分别在1960年、1991年和2010年。平均下来,每25年会发生一次。

【格陵兰的一座冰川上,科学家将探测仪放入融水形成的一个洞中,以探测水的温度、盐度、水流等信息。(摄影:NickCobbing,2009)】

自1991年以来,过去的十七八年中,彼得曼冰川在不断扩大,悄悄酝酿着下一次分裂。2008年夏天,彼得曼冰川就断裂出了一个29平方千米的小"冰岛"。这种小规模的分裂一直在进行,科学家也早已预见到,一次大的分裂即将到来。出乎意料的是,分裂出的浮冰竟然如此巨大!

2010年8月5日,彼得曼冰川完成了又一次的大型崩溃,分裂形成了一个巨型冰山。这个冰山的体积触目惊心:最长之处有27.75千米,最宽处有14.8千米,面积约260万平方千米,相当于四个纽约曼哈顿岛;厚度达到约160米,相当于纽约帝国大厦高度的一半;储存的淡水足够全美人民喝120天!这是北极地区半个世纪以来最大的冰川分裂事件。至此,彼得曼冰川已经丧失了大约四分之一的浮冰架。

生机勃勃的未来?

北极变暖在很多人听起来是个坏消息,但对居住在北极圈内的10万因纽特人来说并不完全是这样。春天,冰面比以前更早化开,猎人们有了更长的时间能够捕猎白鲸。

如果气候更加温暖,因纽特人也能借机捕猎灰熊和北美驯鹿。同时,在格陵兰岛,冰盖的消融让当地人看到,他们将有机会开采深埋于地下的矿藏。地质学家相信这座世界上最大的岛上蕴含着丰富的矿藏,只是由于被冰雪覆盖而始终无法采掘。

那么,如果2030年的夏天,北冰洋不再有海冰覆盖,这里的生态系统又会是怎样的呢?一项最近发表在《自然》杂志的研究为此提供了一个可能的答案:生机勃勃。

等到北极足够温暖,许多原本生活在更低纬度的生物可能会迁徙到北冰洋来。大型动物也许会在夏季来觅食,天冷了再离开。

预测未来的情形还有一定的难度,而其实,现在的北极某种程度上也已经因温暖变得"生机勃勃"了:绿色和平组织的科考破冰船"极地曙光号"在2009年造访这里时,有一位船员居然换上了比基尼,他们感觉并没有北京的冬天寒冷。

气候变化与北极

全球气候变化,已经是一个无孔不入的概念。北极不仅直接受到气候变化的影响,科学家也在这里寻找气候变化的证据。冰芯是搜集古代气候变化情况的"穿越门",得到了气候学家格外的青睐。

两极冰盖中提取的"冰芯"层理结构和包含的同位素,乃至气泡里密封着的远古空气,都能够成为研究古气候的蛛丝马迹。

在对冰芯的研究中,科学家已经发现,在14000前的冰期结束后,北极地区曾经变得温暖,而且在这之后温度也时有起伏。公元800年到1300年间,又出现了中世纪温暖期,维京人在这个时候踏上了"绿色的土地"格陵兰。

到了公元1300年以后,冰期又出现了,气温迅速下降。那么,格陵兰现在是否又在经历相似的过程呢?

与公元800年到1300年那段历史不同的是,现在人类的活动向大气中释放了太多的二氧化碳,所以并没有先前的情况可与今天的情况作对比。

与冰芯有相似之处的另一种研究对象是溶洞中的"石笋"。一位用石笋来代替两极冰芯的科学家的研究发现,也许是冰盖的融化改变了海洋环流,从而引起二氧化碳的增加。这与之前人们认为是二氧化碳的增加引起气候变暖的因果关系恰好相反。不过,这二者正好构成一个可怕的正反馈关系:也许当超过了某个临界点以后,二氧化碳浓度将像滚雪球般增加,一发不可收拾。

我们知道,从历史的角度看,目前大气中人类排放的二氧化碳是最多的,毫无疑问,人类活动会对气候产生影响。然而,在面对自然时,人类未必是主导的因素。

但我们关注气候变化,只是不想成为《冰河世纪》里,因为一颗橡果而碰巧引起"雪崩"的那个倒霉蛋而已。

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