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燃烧的北极冰冻圈

字号+ 作者: 来源: 2018-02-09 19:46:26 我要评论( )

在全球变暖的今天,冰冻圈科学已成为国际关注的热点和前沿研究领域之一。冰冻圈及其各组成要素形成、演化过程与内在机理,冰冻圈与气候系统其他圈层相互作用,以及冰冻圈......

   在全球变暖的今天,冰冻圈科学已成为国际关注的热点和前沿研究领域之一。冰冻圈及其各组成要素形成、演化过程与内在机理,冰冻圈与气候系统其他圈层相互作用,以及冰冻圈变化的影响和适应等研究,对揭示气候系统变化和冰冻圈对气候变化的响应具有重要作用。
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    在进入2018年1月后,北极发生了一系列令人叹为观止的变化。最终,这个1月以北极海冰范围达到卫星时代最小记录的大新闻结束,而更让科学家们毛骨悚然的是,北极此时正值冬季,而正处于夏季的南极海冰面积也大幅偏少,全球海冰覆盖面积也处于历史最低点!
   “在气候变化背景下,加强冰冻圈科学研究势在必行。”中国科学院院士、冰冻圈科学国家重点实验室学术委员会主任秦大河说。从地球历史看,大气CO2浓度居高不下成冰冻圈变化“催化剂”2017年10月30日,世界气象组织(WMO)发布温室气体公报,宣布2016年全球大气CO2浓度达403.3ppm(1ppm为百万分之一),继2015年的400ppm后再创新高,是过去80万年以来最高值,去年1月份,北极海冰就曾创下记录。但是今年情况似乎更糟糕,北极海冰的范围落到最低点,月平均水平仅为1306万平方公里,比1981至2010年间的平均值少了136万平方公里!同时比此前的历史低点——2017年还少了11万平方公里。1月的北极时值冬季,在这种情况下仍然出现大幅偏少,是非常异常的。从目前来看。北极海冰线性下降率为47700平方公里,即每十年3.3%。
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    “目前大气CO2浓度已是工业化(1750年)前的145%,而过去的70年间,大气CO2浓度的增长速度是末次冰期结束时的100倍,变化剧烈前所未有。温室气体浓度增加、海平面上升、海洋酸化、冰冻圈退缩、生物多样性丧失以及碳、水和氮循环的变化等表明,人类活动的影响巨大,地球处在一个新的地质时代——人类世。”秦大河说,这对人类社会和地球系统将产生深远影响。
    美国国家冰雪中心(NSIDC)在近日进一步分析了北极海冰的异常情况,他们发现,北极在前几个月出现的异常情况继续存在——欧洲以北的巴伦支海和喀拉海以及北太平洋白令海的海冰呈现出大幅偏少。
    科学家通过烯酮、硼同位素和叶片气孔化石等代用资料,分析南极冰盖冰芯记录、Keeling曲线和GAW观测记录,以及模式预估四种情境下21世纪末的气候变化,得到从古新世大气CO2浓度到2100年地球系统的响应关系。距今3400万年前(古新世),大气CO2浓度达到或超过1000ppm,南极洲不可能发育冰盖;距今1500万年到1700万年(中新世中期),大气CO2浓度为400ppm到650ppm,全球地表平均温度比今天高3℃到4℃,在最暖的间冰期,东南极洲冰盖退缩到南极洲腹地,海平面上升40米;距今300万年到500万年(中上新世)是距今最近的大气CO2浓度400ppm时段,全球地表平均温度比现在高2℃到3℃,格陵兰冰盖和西南极洲冰盖、东南极洲冰盖部分区域退缩,海平面比今天高10米到20米。 “过去80万年的八次气候回旋里,大气CO2浓度在180ppm和280ppm之间波动。当前403.3ppm已超过过去80万年的自然变率,CO2浓度变化剧烈,可以说是前所未有。
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    科学家预估,未来气候可能突变,超过不可逆转阈值,产生负面影响。针对此种情况,科学家主要关注三种临界点——全球平均地表温度上升1℃到3℃:北极夏季海冰消融;格陵兰冰盖和西南极洲冰盖发生不可逆的融化,山地冰川将消失殆尽。全球平均地表温度上升3℃到5℃:亚马逊大部分地区由热带雨林变为热带稀树草原;北方森林大规模的生态变化影响区域变暖;对温盐环流的影响,尤其是大西洋经向翻转环流(AMOC)减缓;厄尔尼诺/南方涛动(ENSO)强度和频率的变化;萨赫勒地区绿化。全球平均地表温度上升超过5℃:东南极洲冰盖发生不可逆的融化;多年冻土融化、甲烷释放;北极冬季海冰消失。在这个1月里,全球海冰覆盖面积也创下新低,虽然海冰的消融对于全球海平面没有影响,但是也会间接加速陆地冰川的流动,同时异常的增暖也可能威胁着陆地冰雪,或许意味着我们地球的未来已经岌岌可危。

    早在2007年3月,我国成立了冰冻圈科学国家重点实验室,是国际上第一个以冰冻圈科学命名的研究机构;2008年7月,国家重大基础研究项目“我国冰冻圈对气候、水文和生态的影响研究”(973项目)提出“变化-影响-适应”的研究主线,在随后的“超级973”(地学第一个A类项目)项目“冰冻圈变化及其影响研究”中,该研究主线得到进一步凝练;2016年,国家基金重大项目“中国冰冻圈服务功能形成机理与综合区划研究”进一步提出建立“自然-变化-影响-适应-服务”的冰冻圈科学体系,在国际上第一次提出将冰冻圈功能与人类福祉开展系统关联研究;2017年,我国提出“冰冻圈地缘政治”课题,建立冰冻圈科学体系取得成效,并日臻完善。正如秦大河所说,种种迹象表明,国际同行大多仍在做冰冻圈要素的研究,这对于我国冰冻圈科学界“弯道超车”是一个机遇,如果成功,将成为引领者。“我们要有世界眼光和战略思维,顺应科学和社会发展潮流,紧扣人类和国家发展脉搏,认清形势,努力实现从跟跑、并跑到领跑的跨越。 

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