導(dǎo)讀
你知道全球變暖最明顯的地區(qū)是哪里么？答案是：北極。這個人們印象里的冰雪世界，被科學(xué)家們稱為"全球氣候變化響應(yīng)和反饋最敏感的地區(qū)之一"，這里近30年平均氣溫上升速度是全球氣溫上升速度的2倍。在氣候變化背景下，遙遠的北極已經(jīng)與我們產(chǎn)生了并不遙遠的關(guān)聯(lián)。但要真正剖析清楚這些關(guān)聯(lián)，還有若干未解之謎。
精彩觀點
“近期極寒天氣或與北極海冰面積減少有關(guān)”等說法并不十分確切。北極海冰是一直在融化和減少，但前些年沒有出現(xiàn)北半球寒潮頻發(fā)的情況。具體要看北極哪里、在什么時間發(fā)生了變化。
本期專家
陸龍驊：中國氣象科學(xué)研究院研究員
武炳義：中國氣象科學(xué)研究院研究員
訪談實錄
一、北極變暖之謎--“尤娜謎”
沒有誰能比北極地區(qū)的土著居民--因紐特人更能感受到這里變暖的變化了：越來越薄的冰層，讓他們狩獵時仿佛踏上布滿陷阱的危險之地，連經(jīng)驗豐富的老獵人也會掉到冰窟窿里，總是有人因此喪命；由于冰層融化，狩獵季節(jié)變短，傳統(tǒng)文化面臨瓦解；北極熊的食物越來越少，性格也越來越暴躁，出現(xiàn)了主動攻擊人類的事件；也有人發(fā)現(xiàn)通常以海豹為主食的北極熊在海冰融化、食物匱乏時，有時居然開始潛水捕魚、吃海帶和找鳥蛋吃了……
北極是全球氣候變化最激烈的地區(qū)之一，其對全球變化的響應(yīng)和影響主要體現(xiàn)在大氣、海洋、海冰和環(huán)流的變異。最近幾十年北極地區(qū)發(fā)生了被稱之為尤娜謎（Unaami）的近400年來最快速的變化（右圖），引起全球科學(xué)家的關(guān)注。
北極是全球氣候變化最激烈的地區(qū)之一，其對全球變化的響應(yīng)和影響主要體現(xiàn)在大氣、海洋、海冰和環(huán)流的變異。最近幾十年北極地區(qū)發(fā)生了被稱之為尤娜謎（Unaami）的近400年來最快速的變化（右圖），引起全球科學(xué)家的關(guān)注。
"尤娜謎"一詞在北極因紐特（yup'ik）語中的意思為"明天"。將北極氣候環(huán)境的快速變化稱之為"明天"，有"不可預(yù)知"、"不可控制"、和"謎一樣的明天"之意；正如當(dāng)初用西班牙語言"圣嬰"（"厄爾尼諾"El Nino）來命名南美西海岸東太平洋海水的異常增暖現(xiàn)象一樣，引起了人們的廣泛注意?？茖W(xué)家將"尤娜謎"界定為：近期正在發(fā)生的十年尺度的，與北極及鄰近地區(qū)錯綜復(fù)雜的環(huán)境變化有關(guān)的綜合現(xiàn)象。這些變化主要表現(xiàn)為：海冰范圍和厚度持續(xù)減少；升溫明顯；凍土層消融等等。
雖然北極地區(qū)發(fā)生的快速變化有目共睹，證據(jù)確鑿，但至于為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象仍是一個頗具爭議的課題。對此，因紐特人自己的解釋是：北極地區(qū)比其他地方接受到更多的日照，每年的5 － 8 月是這里的極晝，陽光24 小時照射在90％的冰面上。原本被冰層覆蓋的洋面融化，而融化后的洋面能吸收更多的太陽光，加劇氣溫變暖。陽光被吸收得越多，北極大氣層就越稀薄，陽光對北極冰面的照射更強烈。（來源：外灘畫報 《保護北極的因紐特女人》)
氣象學(xué)界通常認為，"尤娜謎"與北極大氣環(huán)流有關(guān)，是氣候變化的組成部分，它通過氣候系統(tǒng)中大氣、海洋、陸地、冰雪和生物各圈層的相互作用，在氣候變化中扮演重要角色，它的變化對北極的生態(tài)系統(tǒng)與人類社會產(chǎn)生很大的影響。國家氣候中心副主任武炳義對北極海冰減少的現(xiàn)象解釋說："全球變暖導(dǎo)致北極地區(qū)的氣溫升高，并且北極氣溫的升高幅度要高于全球平均水平。除大氣環(huán)流輸送熱量到北極以外，北大西洋和北太平洋海水流入北冰洋也是造成北極增暖、北極海冰范圍和厚度減少的重要原因。特別是北大西洋暖水流入，是導(dǎo)致巴倫支海-喀拉海海冰范圍偏少的重要原因之一。"
而有些研究結(jié)論則大不相同。比如有媒體報道，北極在歷史上至少出現(xiàn)過兩個“超級間冰期”，分別在距今40萬年前和距今110萬年前。在這兩個時期，格陵蘭島冰蓋可能全部融化。還有媒體發(fā)文稱，日本海洋研究與開發(fā)機構(gòu)（JAMSTEC）研究證實，北極冰川的迅速消融主要是由強勁的北極風(fēng)引起的，全球氣候變暖在這方面所起的作用并沒有人們想象的那么大。
也許普通公眾對于北極為何會出現(xiàn)明顯的氣溫上升和冰層融化并不關(guān)心，但近兩年出現(xiàn)的極端天氣卻讓北半球的人們不得不去關(guān)注北極。【詳情】
雖然北極地區(qū)發(fā)生的快速變化有目共睹，證據(jù)確鑿，但至于為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象仍是一個頗具爭議的課題。對此，因紐特人自己的解釋是：北極地區(qū)比其他地方接受到更多的日照，每年的5 － 8 月是這里的極晝，陽光24 小時照射在90％的冰面上。原本被冰層覆蓋的洋面融化，而融化后的洋面能吸收更多的太陽光，加劇氣溫變暖。陽光被吸收得越多，北極大氣層就越稀薄，陽光對北極冰面的照射更強烈。（來源：外灘畫報 《保護北極的因紐特女人》)
氣象學(xué)界通常認為，"尤娜謎"與北極大氣環(huán)流有關(guān)，是氣候變化的組成部分，它通過氣候系統(tǒng)中大氣、海洋、陸地、冰雪和生物各圈層的相互作用，在氣候變化中扮演重要角色，它的變化對北極的生態(tài)系統(tǒng)與人類社會產(chǎn)生很大的影響。國家氣候中心副主任武炳義對北極海冰減少的現(xiàn)象解釋說："全球變暖導(dǎo)致北極地區(qū)的氣溫升高，并且北極氣溫的升高幅度要高于全球平均水平。除大氣環(huán)流輸送熱量到北極以外，北大西洋和北太平洋海水流入北冰洋也是造成北極增暖、北極海冰范圍和厚度減少的重要原因。特別是北大西洋暖水流入，是導(dǎo)致巴倫支海-喀拉海海冰范圍偏少的重要原因之一。"
而有些研究結(jié)論則大不相同。比如有媒體報道，北極在歷史上至少出現(xiàn)過兩個“超級間冰期”，分別在距今40萬年前和距今110萬年前。在這兩個時期，格陵蘭島冰蓋可能全部融化。還有媒體發(fā)文稱，日本海洋研究與開發(fā)機構(gòu)（JAMSTEC）研究證實，北極冰川的迅速消融主要是由強勁的北極風(fēng)引起的，全球氣候變暖在這方面所起的作用并沒有人們想象的那么大。
也許普通公眾對于北極為何會出現(xiàn)明顯的氣溫上升和冰層融化并不關(guān)心，但近兩年出現(xiàn)的極端天氣卻讓北半球的人們不得不去關(guān)注北極。【詳情】
二、北極變暖對全球氣候影響之謎
除了北極熊，如今普通公眾對北極的冰蓋也有了更多了解和關(guān)注，特別是2012年的一則北極海冰面積再創(chuàng)新低的新聞：8月27日，美國科學(xué)家宣布，北冰洋海冰面積已下降至410萬平方公里，創(chuàng)下歷史最低值。據(jù)美國國家冰雪數(shù)據(jù)中心最新數(shù)據(jù)顯示，一星期以來，北冰洋海冰面積縮小了50萬平方公里，已降到410萬平方公里，創(chuàng)下30多年衛(wèi)星觀測史上的最低值，比1979年至2000年的最低均值少247萬平方公里，縮小的面積相當(dāng)于英國的10倍。面對北冰洋驚人的融冰速度，科學(xué)家倍感焦慮。美國《紐約時報》預(yù)測，北冰洋夏季海冰將在2020年前徹底消失，成為一片"無冰洋"；也有人預(yù)測，到2100年，厚度為2～3米的多年生北極海冰將會消失。
北極海冰減少，最初似乎只是增加了氣候變暖的例證，或者讓一些盼望通航條件更便利、以便開發(fā)北極資源人高興。然而接連幾年冬、春的低溫、冷害，特別是去年12月入冬以來，我國北方，乃至北半球多國出現(xiàn)低溫、暴雪等極端天氣事件，卻讓北極海冰出現(xiàn)新低的新聞一下子和我們的現(xiàn)實生活產(chǎn)生了關(guān)聯(lián)，甚至讓人產(chǎn)生類似電影《2012》中的天氣猜想。面對"為何今冬如此寒冷？"的疑問，中外一些氣象學(xué)家把成因之一歸結(jié)為北極海冰大面積融化。"海冰融化直接導(dǎo)致北極海域裸露出了大片的水域。深色系的海水顯然比雪白的海冰更加吸熱，因此北極海域上空的空氣也變得更加溫暖。裸露的水域會比冰凍時蒸發(fā)更快，而溫暖的空氣也能藏匿更多水分。富含水分的空氣移動到西伯利亞地區(qū)，導(dǎo)致了強降雪。"（摘自《海南日報》，原標題《全球變暖 今冬極寒》）
中國氣象科學(xué)研究院研究員武炳義等氣候?qū)＜乙舱J為秋季北極某些海域海冰的減少對我國冬季氣溫偏低有促進作用。武炳義在回復(fù)中國天氣網(wǎng)記者提問的郵件中寫道："2011/2012冬季，以及2012年至今的低溫與北極海冰異常偏少有關(guān)系。研究表明，北極海冰范圍減小是影響東亞，及我國冬季氣候的主要因子之一。受全球氣候變暖影響，20世紀90年代后期以來，夏季北極海冰融化加劇，2012年9月，北極海冰范圍下降至1979年有衛(wèi)星觀測記錄以來的最低值。北極海冰范圍越小，越有利于極地冷氣團向南侵襲，南下冷空氣活動就越頻繁，容易導(dǎo)致我國冬季出現(xiàn)低溫嚴寒。實際上，近幾年東亞地區(qū)冬季的低溫均與秋-冬季節(jié)北極海冰的異常偏少有關(guān)系。"
不過中國氣象科學(xué)研究院的研究員陸龍驊認為，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)和媒體上所說的"北極海冰減少導(dǎo)致極端氣候 降雪和嚴寒頻發(fā)"、"近期極寒天氣或與北極海冰面積減少有關(guān)"、"北極海冰減少后果很嚴重、對全球氣候演變影響大"等并不十分確切。天氣和氣候是兩個不同的概念，從氣候上來說，近幾十年來，北極海冰一直在減少，在此背景下北半球既有"寒冬"也有"暖冬"，并不能用此來解釋近兩年北半球某些地區(qū)出現(xiàn)的嚴寒天氣的原因。
陸龍驊研究員長期從事青藏高原氣象、極地氣象與全球變化等方面研究。曾6次赴青藏高原、2次赴南極地區(qū)、3次赴北極地區(qū)考察。主持或參加了中國氣象局基金、國家自然科學(xué)基金和國家科技攻關(guān)的多項研究工作,有11項研究成果獲省部級及以上科技獎勵。
"北極海冰融化肯定會對全球氣候產(chǎn)生影響，一方面是兩者相互作用的反饋過程：極地海冰覆蓋面積越小，地球表面對太陽輻射的反射就越少，吸收的熱量越多，氣候就會變得越暖，從而會使得海冰的消融加快；另一方面，海冰對海洋大氣間熱量交換有抑制作用，海冰的減少會使得太陽輻射直接進入海水，有利于海水吸收熱量，加劇海洋和大氣間的熱量交換；此外，海冰生消所產(chǎn)生的潛熱變化也很大。所以說，海冰面積的變化對氣候的影響十分重要，對北極以外地區(qū)的天氣和氣候也會有影響"。
"但這是個很復(fù)雜的課題，不同區(qū)域的海冰對大氣環(huán)流和天氣、氣候的影響也不同。武炳義等人的研究表明，秋季北極某些地區(qū)海冰異常偏少與"冷冬"災(zāi)害關(guān)系密切，并沒有把整個北極海冰的融化和當(dāng)前的天氣或氣候聯(lián)系起來。近幾十年來，北極海冰是一直在融化和減少，但前些年沒有出現(xiàn)北半球寒潮頻發(fā)，局部嚴寒的情況，相反有很多年我國冬季氣溫普遍偏高，也就是出現(xiàn)了俗稱的"暖冬。問題的關(guān)鍵是要看北極地區(qū)的哪里、在什么時間發(fā)生了變化，不能籠統(tǒng)一概而論。"
有人分析說，北極海冰曾經(jīng)在2007年9月出現(xiàn)歷史次低值，而我國2008年春節(jié)前后發(fā)生的南方雨雪冰凍災(zāi)害也是海冰減少造成的。陸龍驊說："他們的理論是海冰融化導(dǎo)致北極地區(qū)吸收熱量更多，從而形成更強的寒潮南下。其實對我國產(chǎn)生影響的北極高壓，或者說西伯利亞冷高壓，最直接影響的區(qū)域是我國北方。而2007/2008年冬季，我國北方并沒有大范圍出現(xiàn)寒潮和降雪。2008年那次南方雨雪冰凍天氣除了北方冷空氣的因素，還有青藏高原南側(cè)暖濕氣流和副熱帶高壓的關(guān)系，不能簡單總結(jié)為受海冰融化影響。"更何況近幾十年來，在北極海冰融化、面積減少的同時，南極海冰有增加的趨勢（圖2），如果"北極海冰減少導(dǎo)致極端氣候、降雪和嚴寒頻發(fā)"成立的話，在南半球就應(yīng)有相反的結(jié)果，而實際上此種情況并未出現(xiàn)。
不過中國氣象科學(xué)研究院的研究員陸龍驊認為，當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)和媒體上所說的"北極海冰減少導(dǎo)致極端氣候 降雪和嚴寒頻發(fā)"、"近期極寒天氣或與北極海冰面積減少有關(guān)"、"北極海冰減少后果很嚴重、對全球氣候演變影響大"等并不十分確切。天氣和氣候是兩個不同的概念，從氣候上來說，近幾十年來，北極海冰一直在減少，在此背景下北半球既有"寒冬"也有"暖冬"，并不能用此來解釋近兩年北半球某些地區(qū)出現(xiàn)的嚴寒天氣的原因。
陸龍驊研究員長期從事青藏高原氣象、極地氣象與全球變化等方面研究。曾6次赴青藏高原、2次赴南極地區(qū)、3次赴北極地區(qū)考察。主持或參加了中國氣象局基金、國家自然科學(xué)基金和國家科技攻關(guān)的多項研究工作,有11項研究成果獲省部級及以上科技獎勵。
"北極海冰融化肯定會對全球氣候產(chǎn)生影響，一方面是兩者相互作用的反饋過程：極地海冰覆蓋面積越小，地球表面對太陽輻射的反射就越少，吸收的熱量越多，氣候就會變得越暖，從而會使得海冰的消融加快；另一方面，海冰對海洋大氣間熱量交換有抑制作用，海冰的減少會使得太陽輻射直接進入海水，有利于海水吸收熱量，加劇海洋和大氣間的熱量交換；此外，海冰生消所產(chǎn)生的潛熱變化也很大。所以說，海冰面積的變化對氣候的影響十分重要，對北極以外地區(qū)的天氣和氣候也會有影響"。
"但這是個很復(fù)雜的課題，不同區(qū)域的海冰對大氣環(huán)流和天氣、氣候的影響也不同。武炳義等人的研究表明，秋季北極某些地區(qū)海冰異常偏少與"冷冬"災(zāi)害關(guān)系密切，并沒有把整個北極海冰的融化和當(dāng)前的天氣或氣候聯(lián)系起來。近幾十年來，北極海冰是一直在融化和減少，但前些年沒有出現(xiàn)北半球寒潮頻發(fā)，局部嚴寒的情況，相反有很多年我國冬季氣溫普遍偏高，也就是出現(xiàn)了俗稱的"暖冬。問題的關(guān)鍵是要看北極地區(qū)的哪里、在什么時間發(fā)生了變化，不能籠統(tǒng)一概而論。"
有人分析說，北極海冰曾經(jīng)在2007年9月出現(xiàn)歷史次低值，而我國2008年春節(jié)前后發(fā)生的南方雨雪冰凍災(zāi)害也是海冰減少造成的。陸龍驊說："他們的理論是海冰融化導(dǎo)致北極地區(qū)吸收熱量更多，從而形成更強的寒潮南下。其實對我國產(chǎn)生影響的北極高壓，或者說西伯利亞冷高壓，最直接影響的區(qū)域是我國北方。而2007/2008年冬季，我國北方并沒有大范圍出現(xiàn)寒潮和降雪。2008年那次南方雨雪冰凍天氣除了北方冷空氣的因素，還有青藏高原南側(cè)暖濕氣流和副熱帶高壓的關(guān)系，不能簡單總結(jié)為受海冰融化影響。"更何況近幾十年來，在北極海冰融化、面積減少的同時，南極海冰有增加的趨勢（圖2），如果"北極海冰減少導(dǎo)致極端氣候、降雪和嚴寒頻發(fā)"成立的話，在南半球就應(yīng)有相反的結(jié)果，而實際上此種情況并未出現(xiàn)。
圖2 南北極海冰面積變化趨勢 圖3 北極濤動低位相的影響 （IPCC，2007）
對于近兩年北半球寒潮頻發(fā)的原因，陸龍驊更愿意歸因為"北極濤動"和極渦等大氣環(huán)流系統(tǒng)的異常。北極濤動是大氣環(huán)流一個基本模態(tài)，關(guān)鍵在于它的變化。北極濤動表示的是北極及其外圍地區(qū)氣壓反相振蕩（此消彼漲的蹺蹺板）的現(xiàn)象，在北極地面為冷高壓，高空為繞極渦旋。當(dāng)冬季北極濤動處于負位相時（圖3），冬季西伯利亞高壓和東亞冬季風(fēng)都偏強，北半球出現(xiàn)寒潮的幾率更高。"負位相時，北極地區(qū)地面氣壓轉(zhuǎn)為偏高，冷空氣在此堆積，而北極以外中緯度地區(qū)氣壓偏低，有利于冷空氣從極地向低壓地區(qū)擴散。這就導(dǎo)致了北半球大范圍異常寒潮天氣的頻繁爆發(fā)。"
但他也承認，影響一個地區(qū)天氣、氣候變化的原因是十分復(fù)雜的，既有自然因素，也有人為因素，通常這兩種因素又是很難區(qū)分的，大氣環(huán)流異常只是一種表象，至于為什么會出現(xiàn)"北極濤動負位相"等，還是一個需要進一步研究的問題。
他還提到，不能說起全球變暖問題，就想到極地海冰融化。近幾十年來兩極海冰和溫度的變化都不盡相同。"近幾十年來在北極海冰融化、面積減少的同時，南極海冰則有增加的趨勢(圖2)；北極氣溫整體一直在升高，南極增溫最厲害的是在西南極，也就是靠近南美大陸的南極半島地區(qū)，而在南極大陸主體（東南極），溫度并沒有明顯升高，甚至有些地方還在降低。所以不能講到南極就想到冰蓋崩塌的景象。有崩塌的，比如在西南極，但這種情況在東南極并沒有出現(xiàn)。在西南極，冰蓋是不穩(wěn)定的，在消融，在東南極，是穩(wěn)定的，有些還在增加。情況是很復(fù)雜的。" 【詳情】
三、北極還可能發(fā)生什么？
隨著媒體報道的增多，現(xiàn)在很多人都知道在北極世代居住的人們，以及北極的標志性動物——北極熊所面臨的生存困境。然而，還有些被普通民眾忽略的現(xiàn)象繼續(xù)發(fā)生并惡化著，比如臭氧減少的問題。全球變暖和臭氧層減薄是相關(guān)學(xué)者關(guān)心的兩大熱點問題。自上世紀70年代末以來，南極春季都出現(xiàn)了被稱之為南極臭氧洞的，由人為氯化物和溴化物與該地區(qū)特定氣象條件共同造成的，非常強的臭氧層損耗。它有數(shù)值低（小于220陶普森單位）、低值區(qū)范圍大（數(shù)百萬平方Km）、持續(xù)時間長（數(shù)月）的特點。雖目前除南極外，北極并未出現(xiàn)臭氧洞。但1997年和2011年春，北極驚現(xiàn)空前的臭氧低值區(qū)，此時臭氧的化學(xué)虧損基本上達到了出現(xiàn)"洞"的邊緣，這引起大家的關(guān)注。
通常近地面和對流層大氣變暖時，平流層大氣會變冷。如果由于氣候變化，使北極春季平流層溫度更低，低溫持續(xù)時間更長，那么在極端情況下，真
通常近地面和對流層大氣變暖時，平流層大氣會變冷。如果由于氣候變化，使北極春季平流層溫度更低，低溫持續(xù)時間更長，那么在極端情況下，真
正出現(xiàn)北極臭氧洞的可能性也不能排除。南極臭氧洞和北極臭氧嚴重耗損都在向人類再次敲響警鐘。
目前，前段時間的氣溫偏低、多地雨雪的狀況已經(jīng)明顯改觀，北方晴朗溫暖，南方也逐漸告別陰雨霧霾。也許隨著寒潮天氣的遠離，人們又會暫時忘卻北極那些事兒。然而科學(xué)家們對北極的科學(xué)研究從未停止，而且更加急迫。
早在2007年，北極海冰出現(xiàn)第一次歷史最低值不久，極地研究專家就在迫切地尋求著成因與解釋，但"隨著時間的推移以及研究的深入，很多可以用來解釋過去一段時期內(nèi)海冰異?？s減的觀點和結(jié)論，現(xiàn)在卻不足以應(yīng)對當(dāng)前海冰的變化狀況。有些科學(xué)家提出了這樣的疑問：“是不是我們正在經(jīng)歷一個全新的氣候變化階段？” 【詳情】
目前，前段時間的氣溫偏低、多地雨雪的狀況已經(jīng)明顯改觀，北方晴朗溫暖，南方也逐漸告別陰雨霧霾。也許隨著寒潮天氣的遠離，人們又會暫時忘卻北極那些事兒。然而科學(xué)家們對北極的科學(xué)研究從未停止，而且更加急迫。
早在2007年，北極海冰出現(xiàn)第一次歷史最低值不久，極地研究專家就在迫切地尋求著成因與解釋，但"隨著時間的推移以及研究的深入，很多可以用來解釋過去一段時期內(nèi)海冰異?？s減的觀點和結(jié)論，現(xiàn)在卻不足以應(yīng)對當(dāng)前海冰的變化狀況。有些科學(xué)家提出了這樣的疑問：“是不是我們正在經(jīng)歷一個全新的氣候變化階段？” 【詳情】
結(jié)語
當(dāng)前對北極乃至全球的氣候變化趨勢的研究還存在很多困難，要面對很多不確定因素。氣候變化的分析研究要從長時間尺度去考慮，也許目前一些研究還存在爭論，也許對未來的結(jié)論還難以驗證，但正如陸龍驊研究員說的那樣：“最重要的是我們現(xiàn)在要以科學(xué)嚴謹?shù)膽B(tài)度來監(jiān)測和研究兩極的變化及影響，加深對全球變化的認識，以便為應(yīng)對氣候變化和減災(zāi)防災(zāi)提供科學(xué)支持?！?/P>
往期回顧
