《探南极》系列访谈第三期丨全球变暖,南极海冰融化有多严重?-新华网
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2024 05/20 11:10:18
来源:新华网

《探南极》系列访谈第三期丨全球变暖,南极海冰融化有多严重?

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  2024年是中国极地考察40周年。40年来,在党的领导下,我国极地事业从无到有、由弱到强,一代代极地工作者勇斗极寒、坚忍不拔、拼搏奉献、严谨求实、辛勤工作,取得了丰硕成果。位于地球最南端、神秘遥远的“冰雪大陆”南极洲是进行科学研究的“圣殿”,一批又一批中国科考健儿奔赴南极,他们到南极探索什么科学奥秘?他们如何进行科学探索?取得哪些科研成果?南极还有哪些未解之谜?新华访谈联合新华社上海分社“上天入?!惫ぷ魇?,围绕南极的气候变化、冰盖稳定性、海冰融化、天文发展、动物状况等领域推出系列访谈“探南极”。

  南极大陆被南大洋紧紧环绕。每年冬季,南极大陆周围都会结满厚厚的海冰,面积甚至超过南极大陆;每年夏季,海冰迅速消融,最多时面积也相当于南极大陆。这一年一度的“盛事”,堪称地球上一幕最为壮丽的季节性变化,是全球气候系统主要影响因素之一。海冰观测,是我国南极考察长期坚持的一个科学项目。面对全球气候变暖,南极海冰正在发生什么响应?海冰融化有多严重?

  “探南极”系列本期专访第36次南极科学考察队员、中山大学测绘科学与技术学院赵羲,第38次南极科学考察队员、中山大学测绘科学与技术学院郑雷。

南大洋上正在融化的海冰。 新华社记者 张建松 摄

  新华网:请问中山大学测绘科学与技术科学团队采用何种方法监测南极海冰变化?

  赵羲:由于南极海冰分布范围广、季节差异大,动态变化快,卫星遥感技术是监测南极海冰变化最主要的手段。中山大学测绘科学与技术学院有一支专门攻克极地遥感技术难题的研究团队,由四次前往南极科考的程晓教授牵头,18位年轻的科研人员组成,利用主被动微波、可见光、热红外以及现场航空观测等多源遥感数据,对海冰密集度、厚度、漂移速度、表面温度、冰上积雪、冰间水道、冰间湖等多个海冰物理参数和多尺度海冰现象进行精确的海冰遥感反演和制图。一方面针对反演技术的精度不足不断进行方法创新和迭代,大力推动国产卫星的海冰遥感产品发展。另一方面,这些海冰遥感技术也为我国南极考察现场作业提供重要支撑,为北极海冰区航道开发和航行安全提供关键技术保障。

  

  中山大学测绘科学与技术学院团队合影。(受访者供图)

  新华网:根据近年来的监测研究,南极海冰融化有什么明显特征?

  赵羲:南极海冰由海水结冰而成,具有很强的季节性特征。一般来说,在南半球冬季,南极海冰面积可达到1800万平方公里,是南极大陆的1.5倍;而在夏末秋初,会缩小到400-600万平方公里左右。1980-2014年,南极海冰面积持续增长,2014年冬季甚至达到了2000万平方公里,一度被认为是全球气候变暖的反例,被称为“南极海冰悖论”。

  然而,2016年南极海冰突然出现“崩溃式消融”,夏季海冰面积减少到只有300-400万平方公里,并在2017年2月南极海冰面积首次低于200万平方公里。此后,南极海冰面积一直保持低位。2023年7月,南极海冰平均面积约1059万平方公里,较2022年同期(1191万)减少132万平方公里,较1981-2010年历史平均(1275万)减少216万平方公里。

  值得关注的是,南极海冰在总面积减少的同时,还存在着显著的局地性变化。例如,西南极和南极半岛附近的阿蒙森海与威德尔海的海冰持续快速消融。

  

  赵羲在南极考察工作中。(受访者供图)

  新华网:造成南极海冰融化的原因是什么?

  赵羲:与全球气候变率密切相关的四个大气驱动因素促成了南极海冰的快速减少,包括持续正位相的南极涛动,中等强度的拉尼娜事件,负位相的太平洋年代际涛动与大西洋多年代际涛动。这四个因素导致阿蒙森海低压异常加强和向西南移动,使得别林斯高晋海和南极半岛东侧的海冰大幅度减少。结合西风带的加强和南移,??寺仙髟銮看俳舜伪聿闩蛏系氖渌?,导致海冰减少。

  极地是影响全球气候的“稳定器”,也是“放大器”。近年来,南极气候环境正经历快速而剧烈的变化,海冰面积“先增后减”。但目前尚不明确创下历史新低的南极海冰面积是一个短暂的异常现象,还是极地气候稳健转变的早期证据??蒲Ы缍阅霞1?014年前增长及2016年后崩溃式消融的主要原因,还没有完全搞清楚,尚需进一步深入研究。

  

  郑雷在南极考察工作中。(受访者供图)

  新华网:南极海冰融化对全球气候变化会带来什么影响?

  郑雷:南北两极犹如安装在地球两端的‘空调冷凝器’,如果海冰面积锐减,首当其冲的是冷凝器作用减弱,从而加剧全球变暖。同时通过影响大洋温盐环流,进而影响全球能量平衡,导致生态系统一系列变化。

  大气环流:南极海冰的减少会改变局地热力条件,南极海冰减少会通过海-气耦合过程影响到热带海温和降水,从而对全球气候都会产生一定的影响。

  海洋环流:南极海冰融化会改变海洋的盐度和温度分布,进而影响海洋环流,并对气候系统产生进一步的反馈效应。

  南极冰架:海冰的存在有助于?;け?,减少因融化和海浪侵蚀导致的冰架崩解事件,从而减缓全球海平面上升的趋势。

  生态系统:南极冰架和海冰是许多海洋生物的栖息地和食物源,包括浮游生物、鱼类、鸟类和海豹等。海冰融化可能导致这些物种的栖息地缩小,对南极生态系统的稳定性和生物多样性构成潜在威胁。

  

  南极海冰融化的黄昏风景一瞥。 新华社记者 张建松 摄

  新华网:在我国南极考察中,建议如何进一步加大对南极海冰的研究和监测力度?

  郑雷:前沿科学问题牵引。近年来,南极气候环境经历着快速而又剧烈的变化,目前尚不明确历史新低的南极海冰范围和快速增加的冰盖物质流失是一个短暂的异常现象还是稳健转变的早期证据?;卮鹫庑┪侍饨兄谖颐亲既吩げ馕蠢茨霞1浠?。

  多学科联合攻关。南极科学研究涉及大气、海洋、地理、生物、测绘等多个学科领域,其变化机理涉及冰盖或冰架-海冰-海洋-大气等相互作用过程。需综合性地制定南极科学考察计划,协调好各个学科领域的任务和目标,通过联合攻关来全面理解南极的气候环境和生态系统变化等复杂问题。

  强化空天遥感观测能力。受限于南极所处的特殊地理位置以及极端环境,实地开展南极海冰观测十分困难,空天遥感观测是不可或缺的手段。目前,我国极地空天基遥感观测能力还较薄弱,与欧美国家相比有较大差距。未来需突破极地空天遥感载荷技术、加强极地卫星平台建设、提升极地卫星观测频次。

  建设水下或冰下探测能力。南极海冰的研究需要充分考虑冰-海-气相互作用的复杂性,尤其是水下或冰下的能量和物质交换机制。目前,极地水下或冰下观测难度大、观测资料极为稀少,尤其缺乏重要的中小尺度物理过程观测。联合空-天-冰-?;鄄馄教?,开展极地环境立体监测将为厘清极地环境变化机理提供重要支撑。

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