南大洋是围绕南极洲的海域,被公认为世界第五大洋,也叫南冰洋。过去50年,南大洋吸收了全球约75%的过剩热量。但随着海冰减少,海洋反射阳光的能力下降,吸收的热量增多,南极海冰的融化也随之加速,陷入恶性循环。
▲2023年2月,南极海冰面积达到有记录以来的最低水平2000年至2010年间,南极海冰一度抵抗住了全球变暖的趋势。然而在经历了数年的相对稳定后,从2015年开始,南极海冰突然开始急剧减少,2023年更是创下有记录以来最低水平。这一变化被视为现代气候记录中最极端且令人困惑的事件之一。
如今,科学家已找到这个问题的答案。
真凶竟是西风?
南极海冰急剧消融之谜被破解
一项5月8日发表在《科学进展》杂志上的研究表明,南极海冰快速消融的主要原因是强化的西风扰乱了南大洋的洋流层,将表层寒冷而相对淡的海水推开,使下方更温暖、更咸的海水上涌,从而引发融化。
随着海冰面积逐年减少,反射回太空的太阳辐射大幅降低,海洋因此吸收了更多热量,这使得近年来海冰消融的速度远超科学家此前的预期。本研究第一作者、物理海洋学家阿迪亚•纳拉亚南表示:“该系统的运行方式已经发生改变。”
研究团队通过模型结合卫星和海洋观测数据,重现了2015年以来南极海冰的异常变化。他们将这一过程分为三个阶段:
2015年以前,受臭氧空洞和温室气体共同影响,南半球西风带显著增强,导致冬季冷水层开始受到缓慢侵蚀。纳拉亚南表示,这种状况若持续数年乃至数十年,就会逐渐累积不良影响:表层海水不断被西风吹离,深层温暖海水随之上涌。
第二阶段始于2015年之后。彼时,西风带进一步增强,加速了南极表层海水的流失,下方温暖高盐的海水突破表层屏障,上涌至海面并发生剧烈混合,从而加速融化。在此阶段,虽然臭氧空洞正在逐渐恢复,但受人类温室气体排放影响,大气持续变暖。
与此同时,盐分破坏了南大洋原有的稳定分层结构,使得2015年出现的初始裂缝进一步扩大,更多热量和盐分得以向上输送。研究发现,这种机制显著加速了海冰的融化。
进入第三阶段(2018年之后),南极海冰系统进入“新状态”,冰面减少已形成恶性循环:冰面面积缩小导致海洋吸收更多太阳热量,使秋季结冰时间显著推迟,进而造成次年海冰覆盖范围进一步缩小。
▲南极融化的海冰南极海冰是否已到达崩溃边缘?
未来仍充满不确定性
2023年2月,南极海冰面积达到有记录以来的最低值,同年冬季缺失的冰层面积甚至超过整个西欧的大小。此后海冰一直未能恢复,2024年至2026年初均远低于1981–2010年的长期平均水平。
纳拉亚南表示,如果人类继续大量排放温室气体,南极海冰几乎没有恢复的希望,因为这些排放正在持续增强西风带,并加剧大气变暖。
谈及南极的未来时,纳拉亚南说:“这算是系统崩溃吗?还不是。但目前,这片冰封大陆已完全失衡,正在以‘新系统’的状态运行。”
他表示:“与其说是崩溃‘临界点’,不如说是‘突变’。越来越多证据表明,南极海冰已发生突变,进入新的低覆盖状态。现在最大的疑问是:海冰能否在这一状态下保持相对稳定,还是会在未来几年继续大幅减少。”
与此同时,随着海冰持续减少,许多依赖海冰生存的生物也受到严重影响,包括磷虾、海豚、鲸鱼和企鹅等。海冰减少已导致企鹅群落出现大规模死亡。
研究团队指出,“这是地球系统中当前最大的气候变化之一。”其可能引发的后果包括:南大洋储存碳和热量的能力下降、全球变暖进一步加剧、生态系统退化,以及南极冰架因失去海冰保护而暴露在更温暖的海水中。
红星新闻记者 周月潇
编辑 郭庄 审核 官莉
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