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誘發(fā)冬季極端嚴寒 北極海冰減少后果很嚴重？
關鍵詞： 北極海冰 觀測資料分析 北極地區(qū) 極端天氣 西風急流 太陽輻射
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新聞背景
剛剛過去的冷冬讓“北極海冰”這個詞被頻頻提起。北極是全球氣候變化的重要窗口，北極海冰的氣候效應一直是全球氣候變化研究中的重要內(nèi)容。近些年，有關國家競相開展北極海冰研究，以預測北極生態(tài)系統(tǒng)的變化、評估變化趨勢并制定相關對策。而我國研究人員近期也對此做出了獨創(chuàng)性的研究。
北極海冰范圍持續(xù)減小
政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第四次評估報告指出：近百年來，全球地表平均溫度升高了0.74℃，陸地的增暖通常高于海洋，特別是上世紀70年代以來尤為明顯；中高緯度地區(qū)明顯高于熱帶地區(qū)，北極地區(qū)的增溫更是全球平均的2倍，這與北極海冰減少對氣溫增幅的放大作用有密切的關系。
今年2月，德國馬克斯·普朗克氣象研究所和德國氣候計算中心推出的最新氣候模型顯示，北極海冰融化速度與二氧化碳排放緊密相關，北極海冰融化速度超出先前預期，如不控制溫室氣體排放，到本世紀中后期人們在夏季將不見海冰蹤影，如果情況繼續(xù)惡化，即使在冬季北極海冰也會最終消失。
國家衛(wèi)星氣象中心專家基于現(xiàn)有衛(wèi)星觀測資料分析表明，自1979年以來，北極海冰的范圍呈現(xiàn)出持續(xù)減小的趨勢。1979年至2011年，北極海冰9月份（北極海冰范圍在一年中最小的月份）的范圍正以每10年12%的速率消融。1997年以來，北極海冰年平均消融速率達到每10年減少60萬平方公里。其中，9月份的消融速率更是達到了每10年減少130萬平方公里，是年均消融速率的2倍多。
北極海冰的范圍頻繁出現(xiàn)創(chuàng)紀錄的低值，2007年9月北極海冰范圍為403萬平方公里，是有衛(wèi)星觀測記錄以來的最低值，相當于1979年-2010年31年平均值的66%。2011年9月，北極海冰范圍為461萬平方公里，是有衛(wèi)星觀測記錄以來的第二低值，造成了當年北極西北和東北兩條航道全線開通。
誘發(fā)冬季極端降雪和嚴寒
中國氣象科學研究院研究員武炳義最新研究結(jié)果表明，近20年來歐亞大陸北部冬季表面氣溫呈現(xiàn)持續(xù)降溫的趨勢，秋季北極海冰的減少以及北冰洋和北大西洋海溫的升高是造成這些地區(qū)降溫的主要原因之一。
武炳義研究員指出，“秋季北極海冰異常偏少導致了近年來歐亞大陸冬季冷冬頻繁出現(xiàn)，加劇了東亞地區(qū)極端天氣氣候災害的發(fā)生，是導致近年來我國冬春季節(jié)天氣氣候災害頻繁發(fā)生的主要原因之一。”
例如，2005年、2007年、2010年和2011年9月北極海冰范圍極端偏低，后期2005年12月日本發(fā)生了極端降雪事件，2008年初我國南方出現(xiàn)歷史上罕見的低溫雨雪冰凍災害，2010年秋冬季我國華北大部、黃淮及江淮北部出現(xiàn)的大范圍干旱，2012年1-2月我國北方經(jīng)歷了嚴寒。
而中科院大氣物理研究所研究員劉驥平等人與美國科學家合作完成的研究發(fā)現(xiàn)，近幾十年北極海冰減少對冬季降雪有重要影響。對于近年來冬季的異常降雪和寒冷天氣，一些學者認為是由北極濤動或厄爾尼諾造成。但劉驥平等人研究稱，北極濤動和厄爾尼諾不能解釋過去4年出現(xiàn)的持續(xù)異常降雪和低溫天氣，北極海冰快速減少是導致近年來冬季極端降雪和嚴寒頻發(fā)的重要因素。
此項研究表明，1979年以來，北極秋季海冰減少了29.4%，特別是過去4年是自有衛(wèi)星觀測以來的4個最小值。同時，過去的4個冬季，東亞、歐洲和北美大部分地區(qū)都出現(xiàn)了異常降雪和嚴寒天氣。
結(jié)合觀測資料分析和數(shù)值模式模擬，劉驥平等人發(fā)現(xiàn)：
一方面，夏季北極海冰的大范圍減少以及秋冬季北極海冰的延遲恢復可以引起冬季大氣環(huán)流的變化（這種環(huán)流變化不同于北極濤動），從而減弱了北半球中高緯的西風急流，使其振幅增強，即變得更具波浪狀。這種環(huán)流變化使得北半球中高緯阻塞形勢出現(xiàn)的頻率增加，進而增加了冷空氣從北極向北半球大陸地區(qū)入侵的頻率，造成北半球大陸地區(qū)出現(xiàn)低溫異常天氣。
另一方面，夏季北極海冰的大范圍減少以及秋冬季北極海冰的延遲恢復使得北極存在更多的開闊水，從而將大量的局地水汽從海洋傳輸給大氣。同時，北極的變暖也使得大氣可以容納更多的水汽。
上述兩方面結(jié)合在一起，導致近年來東亞、歐洲和北美大部分地區(qū)冬季的異常降雪和低溫天氣。該研究還指出，如果北極海冰繼續(xù)減少，我們很可能會在冬季經(jīng)歷更多的降雪特別是強降雪和嚴寒天氣。