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北极上空的区域性温室效应
海洋世界 | 时间: 2010-06-12 19:16  | 文章来源: 香颂

作者:汤家礼

由美国国家航空航天局QuikScat卫星所拍摄的一组照片显示,近些年来,覆盖在北冰洋表面的冰盖正发生着剧烈的变化。早在2004年到2005年间,北极地区原先即使在夏季也不会融合的冰盖就已萎缩了14%。而今,北极地区消失的冰盖总面积已经超过72万平方千米——相当于巴基斯坦或是土耳其的国土面积。

通常,北极地区多年生冰层的厚度在3米以上。而现在,那些原本是“永久冰层”的地方仅覆盖着一层厚度在30厘米至2米、对气温非常敏感的季节性冰层。这使研究人员无不感到震惊。可以想见,如果气温按照目前的状况持续变化下去,那么北极地区裸露出的越来越多的海水将会对全球的气候、环境和海洋运输与贸易产生根本性的影响。研究人员担心,如果冰层进一步缩小,该地区的海水温度将有可能逐渐升高,反过来又进一步加剧北极冰层的融化速度。而缺少了冰层的有效覆盖,裸露出来的深色土壤和海水将会吸收大量的太阳能,这有可能会导致全球性的气候变化。

北极是地球上最冷的一个区域,但是研究人员发现,那里变暖的速度竟比地球上的其他地方要快上两倍,这使很多人都感到奇怪。不过,现在有科学家认为已经找到了问题的答案。两项最新的研究表明,北冰洋的海水对于其上方的大气来说,就像是一个巨大的热量辐射器,正是它使北极上方的温室效应变得更为严重。

在此之前,科学家们曾经认为北极地区的气温升高是一种正反馈循环,这就意味着,随着海洋表面冰层的融化和消失,越来越多的深色土壤表面和海水表面暴露了出来,因而降低了原本是一片白色冰盖的北冰洋的反射率。这样以来,与过去相比,被土地和海面吸收的能量增多了,而能够被反射回大气层的能量却减少了,于是就导致了这些区域的暖化。

但是,这种反射率正反馈循环仅仅是问题的一小部分。在通过对真实的情况进行实验模拟之后,荷兰皇家大气研究所和美国密歇根大学的研究人员有了新的发现。

研究人员运行了两个几乎相同的北极环境条件计算机模型。其中一个模型的确反映出了随着温度升高和海冰消融而北冰洋反射率下降的观点,而在另一个模型中,反射率却几乎没有任何变化。

他们发现,即使是在反射率被“锁定”了的那个模型里面,北极的气温仍是在持续变暖,并且变暖的速率高于地球的其他地方。按照反射率正反馈会使变暖速率降低15%的比例来说,这表明反射率恐怕并非北极变暖的一个驱动因子。

研究人员于是对变暖的驱动因子进行了研究。在赤道区域以外,模型显示出温室效应在高于北纬30度的地区逐渐增强。据此,他们认为,这种区域性的北极温室效应在冰层消融的情况下正在逐渐加强。这或许是因为冰盖的减少意味着裸露海面的增加,因而,会有更多的水被蒸发掉。由于水蒸气也具有很强的温室效应,于是蒸发就非常“有效地”导致了北极地区能量的“封闭”。同时,他们还指出了另一种对北极转暖有贡献的因素:海洋就像是一个大的热释放源,不断地将能量输送到低空大气层中。

通过将计算机模型和气象观测结合起来,研究人员发现,在过去的5年时间里,接近地球表面的地方要比高海拔地区的地方升温更高。这种现象在秋季和有开放水域的地方(这些地方以前被冰所覆盖)最为显著。或许这正是因为颜色变深的北极吸收了更多的太阳能,海水将这些能量储存起来,之后又将它们反射回大气中。

所有这些都意味着减少的冰盖对北极变暖的负有不可推卸的责任。冰向大气中反射的能量大幅度减少了,而海水存储的能量却大大增加了。同时,海洋还以水蒸气的形式不断向大气中释放着温室气体。这样三种因素结合起来,于是就在北极的上空产生了强烈的区域性温室效应。

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