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北极圈超30℃是真的吗?北极熊会因此灭绝?
2018-08-10 18:34:37  出处:科普中国  作者:丁明虎 编辑:随心   点击可以复制本篇文章的标题和链接

近日,多个媒体特别是自媒体报道北极圈气温>30℃,我也接到很多采访请求,最多一天接到9个媒体的电话采访。

北极圈超30℃是真的吗?北极熊会因此灭绝?

无论是出于社会责任,还是专业素养,都有必要站出来提供科学上的证据。但是得用数据说话,数据收集和分析都需要时间,姗姗来迟。下面以提纲形式回答几个关键问题:

北极圈气温>30℃是不是真的?

今夏的北极到底有没有发烧?

第一个问题答案:是。第二个问题答案:没有。

出现30℃以上高温的地方是挪威班纳克(Banak),北纬70度,在欧洲大陆的东北角。最早的报道见(参考文献1)

但是,北极圈是指北纬66.5度以北的地区,总面积大约2100万平方公里,相当于2.2个中国。其中陆地部分包括格陵兰、北欧、西伯利亚北部、加拿大北极群岛、阿拉斯加等地,总面积略小于中国。这么大的面积,某个小地方突发热浪,是正常的。

北极其它地方是否也在发烧?我们首先使用中国黄河站(北纬79度)的数据看一下斯瓦尔巴德群岛的天气。

北极圈超30℃是真的吗?北极熊会因此灭绝?
图1. 黄河站2006-2018年7月月平均气温、月最高气温和最低气温的变化

如上图所示,过去十年来看黄河站7月的最高气温存在一个缓慢的升高的趋势,但是很清楚,今年夏天并不是最暖的。

看完了黄河站的,再看看北极核心区域的吧。图2是丹麦国家气象局计算的最新北纬80-90度区域海表面温度(和气温直接相关),很清晰看出,5月份到今天,北极核心区域的海温/气温和过去几十年平均状态没有明显区别。不过2017-18年冬天可真是热呀,这是另外一个故事,不展开。

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图2. 北极2018年气温和1958-2002平均气温的对比图.(参考文献2)

小贴士:上图中采用的是开尔文温标,不要把它和摄氏度(℃)、华氏度(℉)搞混了,换算公式为:K=273.15+℃;℉=℃*1.8+32

综上,北极观测到了大于30℃的高温,但是今年的北极变暖还是延续之前的一个趋势,并没有表现出特别显著的异常偏暖。

全球变暖是不是真的?

全球变暖是毋庸置疑的!在1901至2012年间,全球几乎每一个角落都有暖化的趋势,如下图3。全球变暖已经导致冰雪大面积融化、海平面上升,并改变了极端天气事件发生的频率和模态,对人类的生存和发展有着影响的深远。

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图3.1901-2012年期间地球表面气温变幅分布(来源:IPCC 第五次评估报告)

全球平均表面温度在1880至2012年间平均升了0.85度。过去的三个年代一个比一个温暖,21世纪第一个年代是1850年以来最暖。在过去百多年,全球大部分地方都变暖了,而1983至2012年可能是北半球在过去一千四百年来最暖的三十年(如下图4所示)。

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图4.1850-2012年地球表面平均温度变化(来源:IPCC 第五次评估报告)

今年夏天,全球是不是真的很热?

在全球变暖的大背景之下,每个地方的增暖速度是一样的。图5显示的是2016年和2017年冬季12月全球的气温和气温距平图。从距平图可以看出,全球多地2017年冬季相比2016年冬季更加暖和,尤其是欧洲、中北非、美国阿拉斯加和西西伯利亚等地变暖的程度最为显著。

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图5. 2016年和2017年冬季12月全球的气温和气温距平(来源:国家气候中心)

这种变暖的趋势从去年冬天延续到了今年夏天,今年入夏以来,高温热浪席卷了全球,“高温”这个词汇成为了各家媒体报道的常客。

比如瑞典由于高温山火频发,森林大火都蔓延到了北极圈。斯德哥尔摩(59.5°N)5月的月平均气温16.1℃,比通常年份偏高6℃。当地的气候学家介绍说这个高温事件在过去的一百万年之中只发生了3次(参考文献3)。

高温热浪是指持续多天的35℃以上的高温天气。图6展示了2018年5月以来全球高温热浪导致的较大灾害事件的情况,可以看到今夏的高温在全球范围内已经造成了很多的人员伤亡和财产损失。

举个例子:韩国今年高温天气持续至8月上旬,中暑人数远超往年,死亡人数也刷新2011年监测以来的最高纪录;仅7月22日至28日期间,温热病患者多达1015名,其中15人死亡。7月29日至8月4日,因酷热到医院就诊的患者共有1099名,12人死亡(参考文献4)。

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图6.2018年5月1日-8月4日全球热浪事件及其后果(参考文献5)

从科学的角度来看,从图7可以看出,东亚、中东、欧洲、东西伯利亚、北美洲、北非和大洋洲今年7月最高温度出现了正距平,甚至多地打破了有可靠气象观测记录以来的高温记录。说明今年夏天,全球大部分地区真的很热。

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图7.2018年7月全球日最高气温距平分布(来源:国家气候中心)

具体到我们伟大的祖国,今年7月我国北方特别是东北地区最高温度距平出现了较强的正异常,你能想象我们东北那旮瘩的同胞们在刚刚过去的7月都经历了什么吗?但这是谁的过错呢?图8是副热带高压脊线位置今年以来的变化图,红色虚线是多年气候平均值,黑线代表2018年的情况。

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图8. (来源:国家气候中心)

副热带高压是一个深厚的暖性天气系统,对于东亚天气有着直接的影响。3、4月之后,西南季风不断加强,当来自印度洋和南海的暖湿气流和副高底部的干冷空气交绥之后,就会产生降水。随着季节变换,副高脊线的位置不断北抬,在进入八月份之后逐渐到达北纬30度。他们共同作用使得我国的雨季也不断北抬,从华南的前汛期发展到江淮地区的梅雨季。

图中可以看出今年副高的位置异常的偏北,在7月下旬的时候最北到达了北纬40度,远超气候平均值。这也就是今年第12号台风云雀走出奇葩路径(图9),北京潮湿、闷热,犹如置身江南的一般,东北偏暖的罪魁祸首。

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图9.1812号台风云雀路径图(来源:中央气象台台风网)

北极变暖主要发生在冬天 

北极作为全球气候的放大器,增暖速率是全球平均速率的2倍。北极在3月之前都不会有阳光(因为极夜),但进入2018年以来,流入北极的暖气团使得北极核心区今年2月的最高气温比同期气候值高了35℃(如上面图2)。而格陵兰岛在2018年更是已经记录到了连续61个小时在0℃以上的气温值,这个时长几乎是以往年份的3倍。但为什么到了夏天,北极并没有像欧洲、北美、中亚等一样表现出显著的异常偏暖呢?

由于受到北大西洋暖流和高空急流的影响,位于北欧北部的北极区域(斯瓦尔巴群岛、格陵兰海、巴伦支海附近)其增温速率更高,大约是全球平均速率的3-4倍(参考文献6)。

北极圈超30℃是真的吗?北极熊会因此灭绝?

图10.全球平均温度(右侧坐标轴,绿线)和北极斯瓦尔巴气象站的气温序列图(左侧坐标轴,黑线)对比(上:全年;中:冬季;下:夏季)(来源:参考文献6)

魏婷和丁明虎等利用斯瓦尔巴群岛的Ny-Alesund气象站的1975-2014年的资料研究发现(如图10):而北极变暖主要发生在冬季。自1975-2014年以来冬季全球平均温度在13℃到14℃之间,北极斯瓦尔巴岛则从-13℃上升到-8℃左右。夏季全球平均温度从3.2℃上升到4℃,北极从2.7℃上升到5℃。因此尽管今夏北极并没有表现出显著的异常偏暖,但是今年冬天北极很有可能出现异常的偏暖。

今夏北极海冰面积会不会创造新低?

随着全球变暖,格陵兰和南极洲的冰盖质量不断流失,几乎全球的冰川都持续萎缩,北极海冰覆盖范围呈现出减少的趋势(如图11)。北极的格陵兰岛是全球最大的岛屿,由于地处寒冷的北极且海拔高度较高,格陵兰岛绝大部分土地为冰雪所覆盖。自1992年起,格陵兰冰盖质量流失有加速的迹象,平均流失速度从1992至2001年间每年340亿吨增加到2002至2011年间每年2150亿吨。

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图11.南极冰盖和格陵兰冰盖1992-2012年冰量变化(来源:IPCC 第五次评估报告)

历史上2012年北极海冰覆盖范围最低(如图12)。在1979至2012年间,北极海冰年平均覆盖范围每十年减少约3.5至4.1% (即每十年减少0.45至0.51百万平方公里),夏季海冰最小覆盖范围每十年减少约9.4至13.6% (即每十年0.73至1.07百万平方公里)。

北极夏季海冰在过去三十年的萎缩是过去一千四百五十年来前所未有(并不是说一千四百五十年以前发生过,而是我们还没有一千四百五十年前的记录)。

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图12.1980和2012年北极海冰夏季最小面积对比(来源:美国太空总署)

北京师范大学全球院最新监测数据显示:2018年1月以来,北极海冰面积一直紧贴着2012的极低值,有些时间段更是低于2012年(图13)。

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图13. 2018年度北冰洋海冰面积变化(来源:北京师范大学程晓教授)

国家海洋局海洋一所的FIO-ESM海冰预报模式结果,9月底北冰洋海冰面积很可能创新低(图14)。

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图14. 基于7月30日初始场预测2018年度北冰洋海冰面积变化(来源:海洋一所舒启副研究员)

海冰面积变少对北极生物有啥影响?

影响是多方面的。因为气温的升高和冻土的融化,对植物来说,生长环境相对变好,生产力上升。对应的,大部分植食性动物食物增多,比如驯鹿。但是对生活在海冰上的动物来说,灭顶之灾,比如海豹。

北极熊数量减少两个原因:猎杀和气候变暖。近十年来,得益于不断地减少狩猎,对北极冰架的多国联合保护,和日益完善的科学研究,野外北极熊的数量,已经在慢慢恢复增长中。同时由于气候变暖,一方面冰上狩猎期和狩猎面积减少;另一方面由于生活在中高纬地带的灰熊和棕熊会向北入侵,因此对于北极熊来说,生存的危机已经越来越大了。

此外,由于北极快速变暖,海冰面积减少,北极极端气象事件(比如强风暴)会增多(参考文献7),严重危害了当地的生态环境。同时,也影响了全球特别是北半球地区的天气,高温、极寒、暴风雪会越来越频繁。

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