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在目前气候变化的形势下,两极地区的冰盖还能存在多久?

在目前气候变化的形势下,两极地区的冰盖还能存在多久?

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郑州多个停工楼盘业主也被「赋红码」,曾和村镇银行储户同处一地反映违规问题,还有哪些可以关注的信息?

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两极地区的冰层流失是导致近几十年来观测到的海平面上升的最大因素之一,这已经是学术界的共识了。哪怕人类从今天开始完全停止所有的温室气体排放,两极冰盖的融化也无法立即停止,因为已经储存在海洋和大气中的热量还会继续发挥作用。如果按照当前的排放形势,格陵兰的冰盖可能还会存在数百年,而南极的冰盖在百年乃至千年尺度上是不会全部融化的,但会变得不稳定——而这就足以干扰我们现在所熟知的社会运行了。

但是,这一切都还存在着很大的争议。这是因为我们对冰盖形成和消亡过程的科学理解,以及对影响冰盖生长和收缩的外因的研究,都还非常有限。

两极的冰盖都非常偏远,环境恶劣,单单是去到此一游就要耗费巨大的人力财力,更遑论开展科学研究甚至建立考察站了。所以目前科考团队对冰盖的考察范围只能覆盖到有限的地点,而冰盖腹地的广大区域还欠缺进一步的考察。正因为各种数据和信息的欠缺,目前的气候模型或关于两极冰盖的理论推导仍然有很大的不确定性。

而对于人类社会来说,两极冰盖并不需要完全融化,就已经能够对现在的人类文明造成严重的影响。毕竟地球所拥有的所有冰川中,体量最大的就是两极的三大冰盖,即格陵兰冰盖(GIS)、西南极冰盖(WAIS)和东南极冰盖(EAIS)。在去除了冰层中所含的气泡并考虑了地壳的冰后回弹的情况下,格陵兰冰盖如果完全融化,会让全球海平面升高7.4米,西南极冰盖会让海平面升高大约4.2米,而最为庞大的东南极冰盖会让全球海平面上升大约53米。和它们相比,地球上剩下的冰川体量就小得多,如果全部融化,一共只会让海平面上升32厘米。

这三处冰盖不用全部融化,只要融化一部分,让海平面上升个三米五米,那就够全世界的沿海城市喝一壶的了。因此,目前科学界和社会层面关注的焦点其实是:位于两极地区的这三处冰盖,它们到底是不是在迅速融化呢?如果是的话,它们的融化速度有多快?如果暂时还没快速融化,那么它们的稳定性有多好,是否能够经受住目前全球变暖的考验呢?

俗话说,以史为鉴可以知兴替。研究气候也一样,用模型预测未来的气候,参考的既有物理学原理,也有对过去的气候变化的了解。所以要回答这个问题,我们首先需要介绍一下这三处冰盖是什么时候形成的,以及在那个时候地球的气候特点是怎样的。

下图中的这条曲线是古气候领域很著名的Zachos曲线。在2001年,加州大学圣克鲁斯分校的James Zachos在全球范围内的不同地点,搜集了可以体现气温变化的稳定同位素数据(学术界把这种数据称为“气候代理”),它们的时间跨度覆盖整个新生代(恐龙灭绝至今的6600万年)。Zachos将其汇编成了这一幅图,这条曲线后来又经历了一些修修补补,到现在已经是有关于新生代气候变化的最权威的参考之一。从Zachos曲线上,我们能够读取新生代期间的全球气温变化。

这幅图的横轴是时间(距今百万年,最右边是工业革命之前的现代,最左边是白垩纪和新生代的交界),纵轴代表的是温度,越往上面越热。右上方的蓝色横条分别代表南极和北半球冰盖的存在时间,其中深蓝色代表肯定存在,浅蓝色代表疑似存在。

显而易见,自从恐龙时代结束以来(最左边),地球持续经历了一段时间的温暖期,尤其是在古新世末以及始新世期间,出现过一段高温期。大约在5000万年前,温度登峰造极,达到了新生代的一个高点,然后开始下滑,在大约3500万年前有了第一次断崖式的下跌,也就是图中的O1-1 glaciation,即渐新世的第一次大降温。南极冰盖的雏形便是形成于这个时期。根据一个比较流行的说法,这个断崖式的温度下跌可能是南极半岛和南美洲之间的德雷克海峡的初步开裂所导致的。

德雷克海峡初步形成后,南极洲变成孤立的大陆,而在那个纬度的盛行西风的推动下,环绕南极的西风漂流也随之完全形成。这条洋流是寒流,把低纬度地区的热量和南极大陆隔绝开,让南极愈发寒冷,从而形成了早期冰盖。而冰盖会提高反照率,把更多的来自太阳的热量反射回了外层空间,形成了一个正反馈,进一步促使温度骤降。

不过这股寒流虽然能让南极降温,却也在一定程度上抑制了南极的降水量,这又是一个负反馈,暂时抵消掉了正反馈的作用。因此,在渐新世的后期以及之后的中新世,气温没有继续下滑。虽然比不上古新世和始新世,但至少保留在了一个稳定的水平。这一时期,南极冰盖来来回回地经历了一系列的扩张和收缩循环,处于极不稳定的状态。

大约1600万年前,温度有过一次回升,也就是图中的Mid-Miocene Climatic Optimum,也叫做中新世气候最佳期。但好景不长,差不多在同一时间,德雷克海峡也在进一步扩宽,让寒流的强度上升,隔绝了更多的热量,这导致了气温的进一步下降,重新推动了之前的正反馈。同时,低纬度地区的巴拿马地峡逐渐闭合,阻挡了之前的洋流,让其带着更多的水汽南下,也助长的南极冰盖的生长。这次降温也导致了一次规模不小的灭绝事件,虽然比不上五次大灭绝,但也造成了大约三成的哺乳动物灭绝,该事件被称为“中新世中期中断事件”。

在这个时期,南极冰盖继续生长,最终覆盖了整个南极大陆,并以南极山脉为界线,分成了东南极冰盖和西南极冰盖。冰盖的扩大,反照率也进一步扩大,地表的热量就进一步减少,这种互相拱火的正反馈导致地球的温度进一步跳水,朝着第四纪的冰河时代一路俯冲。也正是在这个时候,北半球的冰盖也形成了。

注意,这里说的是北半球的冰盖,而不是格陵兰冰盖。为什么呢?因为在第四纪,北半球不止有格陵兰的冰盖。在北美洲,当时至少还有科迪勒拉和劳伦泰德两大冰盖,范围比格陵兰冰盖大得多,比如劳伦泰德大冰盖在极盛时期,其前缘位置超过了美国的芝加哥,大致在伊利诺伊州南部甚至堪萨斯州一线。

在整个第四纪至今,地球虽然一直处于低温期,但也在米兰科维奇旋回的作用下,经历了冰期和间冰期的循环,冰盖经历了堪萨斯、内布拉斯加、伊利诺伊和威斯康辛等不同阶段,反反复复扩张又收缩了好几次。而格陵兰冰盖就是北半球间冰期时期的“兜底”冰盖。在间冰期,科迪勒拉冰盖和劳伦泰德冰盖虽然会收缩甚至消失,但格陵兰冰盖却一直都没有完全消失过,直到现在。

当然了,格陵兰的冰盖再坚挺,也不得不面对人类活动的影响。随着人类活动导致的气候变化,已经有越来越多的人担心格陵兰冰盖的稳定问题。毕竟它只是北半球冰盖的残余势力,和南极的冰盖相比,体量也小,对温度变化也就敏感得多,可能会很脆弱。那么,格陵兰冰盖现在还稳定吗?答案是:的确不稳定,形势很危险,但或许尚没有某些媒体报道的那么严重。

此话怎讲?

格陵兰冰盖是欧美院校地球科学的研究热门。为了研究它的稳定性,地球科学不同分支的科学家们各显神通,对它采用了各种各样的研究手段。首先我们需要肯定的是,格陵兰冰盖已经不稳定了,在发生快速的融化。我们知道,地质学的时间尺度是很漫长的,大部分地质现象都不能用人类的生命乃至人类文明的持续时间来衡量,以至于许多非地质专业的人,对地质时间尺度都缺乏直观的概念。可是,格陵兰冰盖的融化,其速率居然已经能被卫星遥感技术观测到。

除了遥感以外,对冰层的钻孔、对周边沉积物的考察、以及建模等手段都被用来研究它的稳定性。就在最近几年,对格陵兰冰盖的建模有不少的研究成果,它们显示格陵兰冰盖的消融可能已经不可避免了,甚至其融化的速率比气候模型预测的还快。

和其他类型的冰川一样,格陵兰冰盖也有一个积累量与消融量的动态平衡。如果积累量大于消融量,则冰盖就会生长,反正则会退缩。而在当前的气候条件下,有模型指出,格陵兰冰盖的积累量也许已经跟不上消融量了。这其中,在冰盖的内部起到决定性作用的是它的厚度变化。

格陵兰冰盖之所以能长时间存在,是因为有一系列的动态反馈进行互相平衡和抵消,来保持其稳定。比如,当温度升高,冰盖边缘的薄弱处会加速融化,裸露出格陵兰岛的地表,而地表的反照率要小于冰面,因此能保留更多的太阳辐射,而多余的热量会加速融化,这是一个正反馈。不过与此同时,升温和融化会导致当地的水汽增加,从而让格陵兰岛附近的降水量上升,让更多的冰雪集聚在冰盖的腹地,增加冰盖的厚度,而一旦冰盖加厚,其顶部的海拔就会升高,从而凝结更多的水汽。与此同时,来自冰盖中部的应力会形成ice flow,让冰盖往四周延伸。这就形成了一组负反馈。它们互相抵消,让格陵兰冰盖保持稳定。

可是,随着气温的持续上升,边缘融化而增加的那点降水量已经无法弥补融化损失的量,这导致冰盖厚度在不断缩小。而厚度一旦缩小,其顶部集聚新的冰雪的能力也就下降了,而向四面延展的趋势也在减弱。如此,格陵兰冰盖就陷入了一个入不敷出的状态,在朝着无法挽回的临界点靠近。

可是为什么又说,也许没有一些媒体宣传的那么严重呢?

格陵兰冰盖的动态平衡其实非常复杂,虽然它早已是个热门课题,但如今人们对它的了解还是不完善,因此科学家仍然无法严谨地给出一个关于“临界点到底在什么时候会达到”的详细回答。近两年,一些相关的论文被某些不大靠谱的媒体过渡解读或错误解读,说格陵兰冰盖已经无可救药,甚至马上就要大规模崩溃等,实际都是不准确的。目前只能说,格陵兰冰盖已经逼近了临界点,但临界点是否已过,或者什么时候会过,过了之后会不会发生大规模崩溃,还需要进一步的观察和研究。

不过我们也不能因此而掉以轻心。格陵兰冰盖的大规模融化的确将会产生全球性的长期影响,且难以逆转。它不仅会导致海平面上升,其形成的大量冰冷淡水还可能会扰乱北大西洋暖流,从而迟滞全球海洋的温盐循环,对全世界的气候(甚至包括亚洲的季风气候)产生连锁反应。这里可以参考我之前的另一个回答:

和格陵兰冰盖相比,南极冰盖在很多人的印象里要稳定得多,毕竟它的体量摆在那儿,在气候变化面前它比较憨,就算吃老本也能吃很久。可是,南极的冰盖就真的那么稳定吗?

这其实也得分开讨论。

前面提到,南极其实不是一个单一的冰盖,而是大致以南极山脉为界限,分为较大的东南极冰盖和较小的西南极冰盖。实际上,和格陵兰相比,西南极冰盖甚至更脆弱一点,因为它是一个海洋性的冰盖(即有很大部分体积位于海平面以下,泡在水里),对气候变化非常敏感。

早在70年代,俄亥俄州立大学的John Mercer就提出,气温上升可能给西南极冰盖带来灾难性的后果,让其在相当短的时间内彻底毁灭。他是第一个公开提出两极冰盖将造成海平面上升,从而摧毁沿海城市的人。此外,他还去南极考察了南极山脉,并认为该地区曾经是个史前湖泊,有液态水和漂浮的冰山。Mercer认为这是西南极冰盖曾经融化过的证据,并把这个冰盖描述为“独特的脆弱且不稳定的冰体”。他还结合了当时西北大学Johannes Weertman对冰盖稳定性和断裂的物理研究,给出了物理学上的理论推导。

Mercer这套理论模型后来被那位NASA著名的因为行为太激进而多次被捕的气候学家James Hansen命名为“Mercer效应”,俗称“被掏空”(hollowing/metling from underneath)模型。从那之后,各路科学家确实已经在包括阿蒙森冰架和松岛等地观测到了大规模的融化现象。

那么Mercer这个“被掏空”模型大概是个什么意思呢?说白了就是,西南极冰盖的快速融化是由海水温度分层导致的系统平衡失调所导致的。那为啥有人说它叫“被掏空”呢?因为它描述的是西南极冰盖最先融化的地点:在冰层的底下。

大气温度的升高会导致海水温度的升高,较高的海水会从下面融化冰盖。当冰盖的从下面被掏空之后,其边缘就会变成冰架(浮冰),失去支撑,容易断裂成冰山漂走。当不断有冰山断裂漂走,剩余冰盖在局部区域和海水的浮力、冰川内部动力以及岩石表面支撑力之间的受力平衡就会变化,冰盖和岩石表面的接触点一再向内迁移,导致冰架变宽,更容易断裂,从而形成了一个让它越来越崩的正反馈。

刚开始的时候,许多科学家对这套理论持谨慎怀疑态度,但自从90年代以来,南极边缘已经发生过好几次大规模的冰架断裂事件,有时候断裂下来的冰山面积甚至有美国的特拉华州那么大,在事实上印证了Mercer等人的理论推断,因此这个理论也逐渐被接受。

在目前的主流观点里,这便是西南极冰盖变得很不稳定的主要原因。因为它是海洋性冰盖,下半截泡在海里,所以对气候变化很敏感,容易被掏空。不过,也正是因为西南极冰盖有很大一部分体积已经位于海平面以下,其体积已经被全球海洋所囊括,因此即便它完全融化,所能直接造成的海平面上升幅度也是最小的。

相比之下,东南极冰盖的体量最大,因此传统上科学家的确认为它对气候变化的敏感度要低于其他的冰盖。不过,最近几年的一些科研成果还是对传统的看法提出了质疑。

下图中,位置靠上的这条曲线就是前面提到的Zachos曲线。这幅图也标注了现在的气温,以及IPCC预测的不同碳排放标准下,地球在2100年将会达到的气温。那么,最近的一次大气二氧化碳含量和现在相似,是什么时候呢?我们标注一下就能发现,在Zachos曲线上,上一次气温和目前相近,发生在大约3百万年前的上新世中期(浅绿色)。而在RCP2.6情况下(最严格的碳排放,即在2020年达到顶峰,在2100年达到零排放,目前似乎已经失败了),2100年我们的气温会回到大约5百万年前的水平,也就是上新世的早期(深绿色)。

在上新世的早中期,地球上的二氧化碳浓度为400到450ppm左右,而在2016年,夏威夷已经观测到大气二氧化碳浓度一度破掉了400ppm大关。因此我们认为上新世早中期的气候对21世纪末是有借鉴意义的。于是,有许多课题组开始研究,在这样的条件下,东南极冰盖到底是不是很稳定。

比如在前两年,有个团队利用综合大洋钻探计划(IODP)于2005年在北大西洋3000多米深的海底获取的一组深海沉积物的样本(Site U-1313),通过“排杂法”证明了上新世后期东南极冰盖曾经部分融化过。

这组样本形成于上新世后期到更新世早期(大约2.7到2.4百万年前),正好是地球气温从与现在相仿向着第四纪冰期跌落的阶段。在这些沉积物样本里含有许多海洋微生物的化石,这些化石的成分以碳酸盐为主,里面含有氧元素。

我们知道,氧元素有不同的稳定同位素,其中最常见的是氧16,其次是氧18。当这些海洋微生物死去的时候,它们所含的氧同位素比例就和当时海水环境中的同位素比例相同。因此,科学家可以通过分析这些化石中氧同位素比例,来还原出2.7到2.4百万年前海水中的同位素比例。而由于瑞利分馏现象的存在,氧16和氧18的比可以帮助我们重构古代的海水温度以及海平面变化。

总之,随着时间的推进,海洋里d18O的值会随着温度的波动而变化。当温度比较低的时候,海洋生物化石中的d18O会比较高,而当温度较低的时候,化石中的d18O会降低。这种变化趋势是由降水和海水蒸发的量所控制的。通过d18O及配套的Epstein公式,我们可以还原出不同时代海水的温度。

详细原理可以去看我之前写的另一篇回答:

除了氧同位素以外,从来自海底沉积物中的微生物化石样本中,还可以测得形成于当时的碳酸盐中镁和钙元素的比例,即Mg/Ca的值。形成于海水中的碳酸钙矿物主要是方解石和文石,它们的化学式都是CaCO3。不过有的时候,一些镁元素会浑水摸鱼地混入其中,在晶体结构里替换掉某些钙。通过一系列的实验和观测,科学家们发现,混入晶体中的镁的数量和海水的温度有关,并对其进行了量化。因此,化石中Mg/Ca的值也可以用来推测古代海水的温度。和氧同位素相比,Mg/Ca对温度变化的反应甚至更敏感。

自从上新世以来,全球的板块分布已经和今天相差无几,海陆分布和今天高度相似,因此影响海平面的要素主要有两个:两极的冰量(有多少水被固化、冰后回弹和地球物理校正)及海水的温度(热胀冷缩),而它们都能被d18O和Mg/Ca的值所反映出来。于是,科学家们利用从Site U-1313中获取的数据,重建了当时的海平面变化,得到了下面这个结果:

这幅图里,纵轴是海平面和现在的差值,黑色的水平线(modern sea level)是现在的海平面。横走左半截是第四纪(Quaternary)的开端,右边是新近纪(Neogene)的末尾,也就是上新世的末尾。我们知道,大致就是在这一时期,地球正式进入了最近的这次冰河时代,两极的冰盖大幅度生长,因此海平面是低于现在的水平的,其中也有冰期和间冰期的循环,冰期最低处比现在低了至少120米,而间冰期和现在差不多(目前的地球从这个意义上来说,也是处在第四纪大冰期中的一个间冰期)。

不过在第四纪初期以及新近纪后期,海平面有几次超过现代水平的波动,这说明当时两极的这些冰盖曾经大规模融化过。其中有几次还远远地高出了图中那条红色的水平线,甚至有时候能比现在高出40米。

那条红色水平线的位置代表海平面比现在高11.6米,它意味着什么呢?

还记得我们对三大冰盖的介绍吗?格陵兰冰盖如果完全融化,海平面将会上升7.4米,西南极冰盖如果完全融化,海平面将会上升4.2米,它们加起来就是11.6米,而其它冰川完全融化后只能让海平面上升32厘米,在讨论这个问题的时候几乎可以忽略。

那么,超过这个11.6米线的那一部分海水来自哪里呢?很显然,答案只能是看似很稳定的东南极冰盖!

也就是说,即便是在全球气温朝着冰期滑落的这个过程中,气候的波动也曾导致东南极冰盖的明显融化,而且那时的全球温度、二氧化碳浓度和IPCC较保守预测中21世纪末的情况很相近。这足以说明,东南极冰盖并没有人们之前想象中的那么高枕无忧,随着气温的升高,到本世纪末,东南极冰盖也可能出现不稳定的状况。而更令人担心的是,一旦东南极冰盖真的开始大规模消退,那么减少的反照率会让这个过程形成一个新的大规模正反馈,从而加速它的融化。这样一来就真的很危险了。

在2009年,英国的一个团队又在距离南极大陆东侧Wilkes Land盆地大约300公里的海底钻取了一组深海岩芯的沉积物样本,该样本对应的时间大约在530万至330万年前的上新世时期,比前文提到的那个样本稍早一点。这个英国团队利用这个样本,还原了南极洲东部在上新世期间的沉积物侵蚀的情况。他们的具体操作方法用通俗的话概括一下就是“冤有头债有主”,通过化学匹配来顺藤摸瓜。

这个团队测量了这组岩芯不同深度所对应的某些同位素的含量及比例(比如钕和锶同位素),并将它们和南极大陆上裸露出来的岩石中的含量进行对比。岩芯中的不同深度代表了不同的时间,如果某个时间所对应的同位素含量和南极大陆的岩石相似,则说明在该时间里,南极大陆的侵蚀现象比较严重,那么这个地点在当时很可能暴露在外,而非位于冰层之下的。

经过调查后,这个团队发现,南极大陆的Wilkes Land盆地在上新世时期曾经有过比较广泛的暴露。也就是说,至少在这个盆地,在上新世时期冰盖有过不稳定的现象。而该岩芯所对应的上新世时间段,地球的温度比现在高大约2到3摄氏度,这大约就是RCP 4.5条件下本世纪末将会达到的温度,这就更加印证了东南极冰盖很可能会在本世纪末变得不稳定的说法。

不过,东南极冰盖应对气温升高的敏感性仍然是一个有争议的问题,主要是因为通过岩芯和海洋沉积物样本所还原出来的数据在时间尺度上的分辨率还不够高,并且它们都来自单一的地点,无法确定是否在空间上具有代表性。因此,东南极冰盖在本世纪末乃至之后的时间里究竟会何去何从,目前仍然是一个地球科学界的前沿课题。

总之,两极冰盖不会在短期内完全融化,但它们的确已经在变得不稳定。而它们融化导致的海平面上升将会给各国沿海的经济发达地区带来巨大的挑战,对农业的干扰、潜在的气候灾难以及生态退化也是需要被考虑到的问题。冰盖将会继续缩小,海平面将在本世纪甚至未来的几个世纪内继续上升。我们也需要考虑尽量通过能源的重新配置、减少化石能源的排放,将冰盖融化的速率尽量减缓,以确保当前和将来的社会能够有充分的准备时间,从而平稳地适应海平面及气候环境的变化。

至于对冰盖研究的本身,我们学术圈需要做的就是持续改进冰盖的模型,根据现实世界的观测数据,对模型进行更加有效的测验,然后将最新的成果不断地纳入更新一代的气候模型,为应对气候变化和海平面上升提供更好的科学支持。

Cook, Carys P., et al. “Dynamic behavior of the East Antarctic ice sheet during Pliocene warmth.”Nature Geoscience 6.9 (2013): 765-769.

Cook, C. P., et al. “Sea surface temperature control on the distribution of far‐traveled Southern Ocean ice‐rafted detritus during the Pliocene.”Paleoceanography 29.6 (2014): 533-548.

de Boer, Bas, et al. “Paleo ice-sheet modeling to constrain past sea level.”PAGES Magazine 27.1 (2019).

Hansen, James, et al. “Climate sensitivity, sea level and atmospheric carbon dioxide.”Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 371.2001 (2013): 20120294.

Jakob, Kim A., et al. “A new sea-level record for the Neogene/Quaternary boundary reveals transition to a more stable East Antarctic Ice Sheet.”PNAS 117.49 (2020): 30980-30987.

Mercer, John Hainsworth. “West Antarctic ice sheet and CO2 greenhouse effect: a threat of disaster.”Nature 271.5643 (1978): 321-325.

Shepherd, Andrew, et al. “Mass balance of the Greenland Ice Sheet from 1992 to 2018.”Nature 579.7798 (2020): 233-239.

Weertman, Johannes. “Stability of the junction of an ice sheet and an ice shelf.”Journal of Glaciology 13.67 (1974): 3-11.

Westerhold, Thomas, et al. “An astronomically dated record of Earth’s climate and its predictability over the last 66 million years.”Science 369.6509 (2020): 1383-1387.

Zachos, James, et al. “Trends, rhythms, and aberrations in global climate 65 Ma to present.”Science 292.5517 (2001): 686-693.

这是一个非常困难的问题,我现在有幸正在做一些关于北极永冻土的工作,试着回答一下。

如果要问一个具体的日期或者年份,答案是不知道。我们甚至不知道近十年来大概有多少表面的冻土已经融化掉了。

对于科学研究来讲,这种很宏观的问题非常不好下手,所以通常做法是把极地气候变化的研究拆分成比较具体的一些小任务,比如研究热喀斯特地貌,或者研究北方针叶林的火灾情况等等。

今年初发表在Nature上的数据告诉我们,在稍微热一些的部分,每十年大概升高不到0.3摄氏度,在冷点的部分每十年能升高1摄氏度。(所以其实升温是很快的)

感觉回答了一些又什么都没说,其实我们部门内部开会对于各种问题的回答通常也是这样的,要问就是真的不知道,只能大概说下感觉。现在的科学真的就是如此局限,习惯就好了。

Smith S L, O’Neill H B, Isaksen K, et al. The changing thermal state of permafrost[J]. Nature Reviews Earth & Environment, 2022, 3(1): 10-23.

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2061-2080北极永冻土覆盖面积预测:

低碳排放量的情况(RCP:2.6):

高碳排放量的情况(RCP:8.5):

当前气候变化形势不会在五百年内让南极冰盖完全融化

目前估计,比工业化前(1750 年)高 6 到 9 摄氏度的地表平均温度可以融化南极冰盖 2020 年体积的约 70%,比工业化前高 10 摄氏度的地表平均温度可以基本融化南极冰盖[1]。目前看来,如果不进行大规模地球工程,那么到 2100 年地表平均温度可能比工业化前高 2.4 到 2.9 摄氏度,离 10 摄氏度还差得远。

保持现在的排放速度,你要再排 5000 多年才有可能创造没有冰川的地球。考虑北极的失控甲烷排放,也很难压缩到 500 年内。在这个过程中,气温上升会降低植物的生产能力,从而通过粮食产量暴跌击退人口,进而击退人类的排放量。

北极方面,目前看来,2034 年左右,北极夏季会出现海冰全部融化的盛况[2]。将格陵兰岛冰川全部融化同样需要再这样排放至少数百年。

合用多种地球工程,可以将地表平均温度压到比工业化前高 1 摄氏度以内,或者进一步降温。目前的环境科学没有能力准确估计地球工程的不均匀性带来的扰动,但由于节能减排对气温在今后数百年间继续上升、冰川融化、海平面升高的趋势无能为力,地球工程大抵不可避免。

先给结论:根据我的计算,北极地区的冰盖还能存在700 多年。

据有力证据表明全球变暖趋势确实存在, 目前已经建立了很多有效模型来预测未来的气候。全球气温达到了过去的一千年以来的最高水平。全球变暖带来的最令人担心的后果之一便是海平面的上升。

因温度变化而导致的水的热膨胀是海平面上升的重要组成部分。然而, 近期研究表明,单是热膨胀并不能解释已观测到的大多数海平面的上升现像。大块冰原的物质平衡,特别是格陵兰岛的冰原,被认为是海平面上升的主要因素。物质平衡是由2个主要过程控制的: 积累(冰块汇集到冰原)和消融(冰块脱离冰原)。积累主要是由于降雪;消融主要是由于冰的升华和融化。

需要注意的是,浮冰的消融几乎不会影响海平面的上升。根据阿基米德原理, 重量为W(假设淡水的密度为 rho_{text{water}} 的浮冰融化成密度为 rho_{text{ocean}} 的水体, 其体积的增量为 Delta V , 即:

Delta V=Wbigg(frac{1}{rho_{text{water}}}-frac{1}{rho_{text{ocean}}}bigg)

海水的密度大约是1024.8 kg/m^3; 北极海冰(浮冰)的重量大约是 2 x 10^13 kg。因此, 如果北极所有的海冰都融化, 体积变化将由下式给出:

V=2times10^{13}mathrm{kg}bigg(frac{1}{1000mathrm{kg/m^3}}-frac{1}{1024.8mathrm{kg/m^3}}bigg)=4.84times10^8mathrm{m^3}

近360 Gt 水才能导致海平面上升1毫米。因此,以上体积变化可导致水平面上升

4.84times10^8mathrm{m^3}cdotfrac{1000mathrm{kg}}{mathrm{m^3}}cdotfrac{1mathrm{Gt}}{9.072times10^{11}mathrm{kg}}timesfrac{1mathrm{mm}}{360mathrm{Gt}}=0.0015mathrm{mm}

海平面如此微小的变化几乎可以忽略不变。因此,接下来的本回答将忽略海冰,同时也忽略了南极冰原的影响,因为其影响海平面上升的量并不大,并且难以量化。在1978到1987年之间,卫星微波辐射的数据表明,北极的冰体减少了3.5%, 然而同时,南极的冰体却没有可统计的显著变化。出于简化问题的考虑,接下来的讨论中仅考虑格北极陵兰岛冰原(陆地上的冰)的影响。

接下来本答将建立数学模型,描述冰原的厚度变化。冰原的厚度变化主要由三方面引起:升华融化积累(降雪)。升华和融化使冰原厚度减少,降雪使冰原厚度增加。

升华、融化过程都依赖于温度。有很多模型研究温度的变化,如全球气候模型(GCM)等。目前,全球平均温度每年上升约 0.01 度。这里简单考虑,假设未来全球平均气温每年以相同的速度增加,每年增加的度数为

Delta T_text{global} = 0.01,^circ mathrm{C}

这只是全球平均温度的变化。根据Chylek等人的研究,格陵兰岛的气温和全球气温之间的关系可以非常好的近似为:

Delta T_{text{Greenland}}=2.2timesDelta T_{text{global}}

格陵兰岛当前的年平均温度大约为 -12 摄氏度。因此,未来第 y 年格陵兰岛的气温可近似为

T(y) = -12 + 2.2times 0.01times  y

为了生成每年每个月份的平均温度,这里简单用 cos 来简单模拟来下一年的温度周期性变化,第 t 个月的温度为

T(t) =  -15cosleft(frac{12 pi}{6}tright) + T(y) = -15cosleft(frac{12 pi}{6}tright) + Tleft(leftlfloor frac{t}{12} rightrfloor right)

其中第 t 个月属于第 y 年,leftlfloor t/12 rightrfloor 表示向下取整。上式可以模拟出温度逐年的上升,以前一年中周期性的变化。

将冰原简化为一个长 L,宽 D,高 H 的矩形块。并假设冰原的上表面每一处的温度均恒定为 T_a。冰原下层表面,是冰封千年的冻土层,假设有恒定的温度 T_l = -30^circmathrm{C} 。冰原模型的描述如图1 所示。

冰原初始高度 H 的计算是利用Williams等人提供的数据给出:

H_0=frac{text{Vol}_{text{ice}}}{text{Surface}_{text{ice}}}=frac{2.6times10^{6} mathrm{km}^3}{1.736times  10^3mathrm{km}^2}=1.498 mathrm{km} = 1498mathrm{m}

升华:升华速率(质量流量)由下式给出:

S_0=mathrm{e}_{sat}(T)Big(frac{M_w}{2pi RT}Big)^{1/2}

其中 M_w 为水的分子质量。这个表达式可以从理想气体状态方程和麦克斯韦—玻尔兹曼分布导出。将Buck方程代入 mathrm{e}_{sat} 可以得出:

S_{0}=6.1121  expbigg[frac{(18.678-T/234.5)T}{257.14+T}bigg]bigg[frac{M_w}{2pi  R(T+273.15)}bigg]^{frac{1}{2}}

Buck 方程适用于范围较大的温度和压力的变化,适合格陵兰岛的环境。这种近似虽然在极端温度和压力情况下失效,但是计算相对简单。为了将质量流量转换成冰块厚度的变化,我们将质量流量除以冰的密度。由此我们可以表达出冰原厚度的变化率,如下所示:

S_h=frac{6.1121cdot d}{rho_{text{ice}}}cdot  expbigg[frac{(18.678-T/234.5)T}{257.14+T}bigg]bigg[frac{M_w}{2pi  R(T+273.15)}bigg]^frac{1}{2}

其中 d 表示沉积因子,即 d =(1-text{沉积速率}) = 0.01 。此项是必要的,因为升华和沉积是保持一定平衡的。利用此升华率表达式,可以算出模型中冰原经过一个时间步的厚度。通过升华的消融过程引起的冰原厚度的变化可以由下式给出:

S(t)=h-S_hcdot t

式中的 h 是冰原的厚度, 而 t 是一个时间步所经历的时间(时间步长,月)。我们用已经导出的表达式替代了 S_h , 并且代入水分子重量(已知数值)得

S(t)=h-frac{6.1121times10^{-2}t}{rho_{text{ice}}}cdot  expbigg[frac{(18.678-T/234.5)T}{257.14+T}bigg]bigg[frac{0.0003448}{(T+273.15)}bigg]^frac{1}{2}

上式给出了升华后冰的高度。

融化:为了模拟融化我们应用热传导方程:

U_t(x,t)=kU_{xx}(x,t)

其中 k=0.0104 是冰的热扩散系数。为了解决在 Neumann 边界条件下的热传导方程,假定稳态 U_sU 具有相同的边界条件, 并且独立于时间。剩余温度 V 有齐次边界条件, 初始条件由 U-U_s 确定。因此我们可以重新写出如下热传导方程:

U(x,t)=V(x,t)+U_s(x,t)

热传导方程的稳态解由如下表达式给出:

U_s=T_l+frac{T_a-T_l}{S(t)}x

约束条件为 0<x<S(t)0<t<1 月。由于没有外部热源并且温度分布仅取决于热对流,因此:

V_{t}(x,t)=kV_{xx},quad V(0,t)=V(S(t),t)=0

为了计算以一个月为基础的物质平衡, 我们用分离变量来求解析解:

V(x,t)=frac{a_0}{2}+ sum^infty_{n=1}{a_ne^{-n^2pi^2t/s^2}cosBig(frac{npi  x}{s}Big)}

其中

a_0=frac{2}{s}int^s_0Big(T_l+frac{T_a-T_l}{s}xBig)dx=2T_l+T_a-T_l=T_l+T_a

并且

a_{0}  =frac{2}{s}int_{0}^{s}Big(T_{l}+frac{T_{a}-T_{l}}{s}xBig)cosBig(frac{npi x}{s}Big)dx  =Big(frac{s}{npi}Big)^{2}big(cos(npi)-1big)=Big(frac{s}{npi}Big)^{2}big((-1)^{n}-1big)

因此可得,

V(x,t)=frac{T_l+T_a}{2}+sum^infty_{n=1}frac{2(T_a-T_c)}{(npi)^2}big((-1)^n-1big)e^{-n^2pi^2t/s^2  }cosBig(frac{npi x}{s}Big)

计算出 V(x,t)U_s(x,t) 后, 我便可以得到 U(x,t) 的表达式:

U(x,t)=V(x,t)+U_s(x,t)

由于 Ux 的一个增函数, 并且对于给定时刻 t , 如果 x>k 时, U(x,t)>0 , 则高度在 k<x<h 的冰层会融化。所以,我们需要解 U(k,t)=0 来确定 k 以便解确定冰原的融化量。通过数值计算,用傅立叶系数展开的前100项,并利用MATLAB函数fzero来求解这个表达式(程序见附录)。解方程获得新的 k 值被用来更新 h 作为冰原新的厚度。

积累:Huybrechts 等人证明格陵兰岛的温度还没有高达可以融化大面积的冰雪。此外,以 Knightt等人的经验推断,冰原的积累率和时间存在非常近似的线性关系,格陵兰岛大陆每年的冰雪积累量0.3 米。因此,积累率是 0.025 米/月,每月积累的体积为:

M_{ac}=0.025LD

其中乘积 LD 指冰原的表面积。

根据模型,编写程序(见附录)进行模拟。图 3 是模拟得的未来 10 年冰原厚度变化。由于每年的温度具有周期性,冰原的厚度变化也呈现周期性地下降。

通过对未来 1000 年的模拟发现:第 735 年时,冰原的厚度将降低到0。这表示 735 年后北极冰原将消失。并且冰原的厚度降低越来越快。

注意,本文假定了未来每年温度上升相同。实际上,如果人类不做出有效的措施,温度很可有越升越快,北极冰原很可能在 500 内就消失了。

[1] Chen D , Cho J , Choi B . A Convenient Truth: A model for sea level rise forecast.

[2] Buck, A.L. 1981. New equations for computing vapor pressure and enhancement factor. Journal of Applied Meteorology 20: 1527C1532.

[3] New estimates for the sublimation rate of ice on the Moon. Icarus 186, 24C30.

[4] Cabanes, C., A. Cazenave, and C.L. Provost. 2001. Sea level rise during past 40 years determined from satellite and in situ observations. Science 294: 840C842.

[5] Chylek, P., and U. Lohmann. 2005. Ratio of the Greenland to global temperature change: Comparison of observations and climate modeling results. Geophysical Research Letters 32: 1C4.

[6] Edmonds, J., R. Richels, and M.Wise. 2000. Ratio of the Greenland to global temperature change: Comparisonof observationsandclimatemodeling results: A review. In The Carbon Cycle, edited by T.M.L.Wigley and D.S. Schimel, 171C189. Cambridge, UK: Cambridge University Press.

[7] Gloersen, P., and W.J. Campbell. 1991. Recent variations in arctic and antarctic sea-ice covers. Nature 352: 33C36.

[8] Williams, Richard S., Jr., and Jane G. Ferrigno. 1999. Estimated present-day area and volume of glaciers and maximum sea level rise potential. U.S. Geological Survey Professional Paper 1386-A. In Satellite Image Atlas of Glaciers of the World, Chapter A, edited by Richard S. Williams, Jr., and Jane G. Ferrigno. Washington, DC: U.S. Government Printing Office. pubs.usgs.gov/fs/2005/3

为便于其他人审查本答的模型和结果,这里给出本答计算所涉及的程序。

如果气候变暖保持当前速率,格陵兰岛冰盖将持续融化,并在2100年左右使全球海平面上升至少10厘米。

施普林格·自然旗下专业学术期刊《通讯——地球与环境》曾发表的一篇气候科学研究论文指出,格陵兰2019年全年冰质量损失比2012年创下的融冰纪录还多15%。2003年至2019年期间,2017-2018年的两年融冰量比其他任何两年都要少。

该论文称,格陵兰冰盖融化是导致海平面上升的最大原因之一,2005年至2017年的全球平均海平面年均上升约3.5毫米,其中每年约0.76毫米都与格陵兰冰盖相关。重力恢复与气候实验(GRACE)卫星任务以及后继任务GRACE-FO让通过追踪重力变化量化冰质量损失成为了可能。

论文通讯作者、德国阿尔弗雷德·魏格纳研究所—亥姆霍兹极地与海洋研究中心英戈·萨斯根(Ingo Sasgen)和合作者通过分析GRACE及GRACE-FO这两项卫星任务从2003年至2019年的数据,发现格陵兰2017年和2018年的融冰量异常低,但2019年的融冰量达到了破纪录的约5320亿吨。利用模拟和一个区域气候模型,他们将2017年至2018年的低融冰量归因于格陵兰西部的寒冷夏季和东部的高降雪量。

有同行专家在《自然-气候变化》同时发表的一篇“新闻与观点”文章中认为,理解并密切监测格陵兰冰盖物质平衡变化非常重要,Ingo Sasgen及合作者在这个方向上迈出了重要一步。

格陵兰岛现为丹麦所辖,据丹麦气象研究所之前发布的新闻公报,一个国际研究团队对近30年来冰盖融化的相关数据分析后发现,如果气候变暖保持当前速率,格陵兰岛冰盖将持续融化,并在2100年左右使全球海平面上升至少10厘米。

写给未来的答案:在目前气候变化的形势下,两极地区的冰盖还能存在多久?

一、现在以及未来可预期的气温,并不是地球历史上的最高气温

无论“环保主义者”怎样渲染,当下地球气温以及未来可期的地球气温,并不是地球历史上的最高气温。从地球地质学角度看,地球处于“冰期”;从中国历史记录看,7千年至9千年前之间,至少东亚大地的气温远远高于目前的气温。

因此,在目前气候变化之下,地球两级的冰盖没有全面解体的迹象。

二、从宇宙热力学分析,只要太阳系无恙,地球两级的冰盖将永远存在

我们知道地球只是宇宙空间的一颗微小的“粒子”,宇宙空间的温度是多少?答案是绝对零度。因此从宇宙热力场分析,只要地球没有热量产生,其温度场就是无限接近宇宙温度,或者说地球时刻被宇宙冷却。

由于地球的自转和公转,地球两级接受太阳辐射的能量很小,所以地球两级气温要远远低于低纬度区域的气温,零下是必须,这也地球大气运动的动力源泉。

从地球热量来源角度分析,地球所有的外来能量都靠太阳辐射所赐。因此只要太阳辐射强度不发生突变,地球所接受的外来能量是恒量。

从地球热力场分析,太阳对地球辐射能量被大气、海水和地面所分享,但这三者所分享的能力最终都会反馈到大气层,并通过大气层辐射到宇宙空间,这是一个自平衡过程。

人类只能感觉地球内部的气温变化,但对于地球整体而言,几亿年来这种态势没有改变。

因此,既然地球两级冰盖存在几十亿年,那么就不会在我们这个时代消失。

三、北极冰盖消融与进退,取决于洋流变化而不是气温

近年来“环保主义者”总拿北极冰盖说事,从热力学角度分析,对北极冰盖变化产生影响的是洋流变化,北极大气平均温度始终保持零下,根本不可能对北极冰盖产生任何影响。

这个道理只要有人说出来,科学家应该明白,无需多言。

四、南极冰盖和格陵兰岛冰盖崩塌的原因是重力作用和热胀冷缩影响

近年来“环保主义者”常常拿北极冰盖崩塌说事,其实南极冰盖边缘本崩塌主要受海水侵蚀和重力作用双重受力影响,这个正常的此消彼长过程,格陵兰岛也是同样道理。

从热胀冷缩角度分析,一个巨大冰盖不可能是一个整体而没有缝隙。极昼和极夜交替之时冰盖热胀冷缩产生的巨大内应力,去过极地的学者应该有所感受,让他们告诉大家吧。

五、赞成环保主义,但骗人不行

我们支持环保、支持环保主义者,但环保行动更应该讲究科学,不可以骗人。

六、关于两级冰盖存活问题,计算没有出路

关于宇宙未来,具体到地球两级冰盖还能存在多久问题,这是一个定性分析课题。搞一大堆公式计算没有出路,就算你借用超级计算机也无济于事。

子曰:横看成岭侧成峰,远近高低各不同。不识庐山真面目,只缘身在此山中。

会一直存在,也许人类到了灭绝之日,都没机会看到南极的冰盖销熔,也没机会看到北极的浮冰消失。因为

与自然的威力相比,人类的能量实在太过渺小。

自然有能力也有那个能量反复摧毁人类千百次,但人类未必便有那个能耐小小地改变一下地球的倾角,降低或者升高一点地芯的温度。人类总说排放的二氧化碳导致温室效应,又说释放的有害气体破坏了臭氧层,但再多的二氧化碳也比不上地球倾角的小小变化,地球若是调皮一点随便翻个身子,全球人类就得面对恐龙化的结局,什么马斯克的飞船,什么美国总统的空军一号,通通都将成为亚特兰蒂斯。

科技,只能在伟大的自然沉默不语的时候撒娇卖萌,然后像个小丑一样蹦跶几下,看起来耀武扬威不可一世,但其实经不起自然的小小一指头。我一直认为,现在的人类并不是地球上的第一次智慧生命形式,在我们之前,应该有过许多代系批次的智慧生命曾经也像我们在这个地球的每一寸土地上繁衍生息过。

我们现在已知地球存在了几十亿年,但我们目前能够追溯的生命体系却只不过很短很短的演化史,而且我们还知道,目前的山川大地,河流湖海所形成的结构也多数才几亿年左右,这也就是说,我们的地球表面,其实已经进行了多次的内部格式化,这也是不是意味着每次的地球格式化之后都要进行一次整体的系统重装?

也许,上一次的地球文明体系里,根本就没有南北极,更没有现在我们所见的如此破碎的海洋与陆地。地球仅仅是一半海水一半陆地,整齐划一平坦低洼,那时候的文明体系挤在一个宜居带上繁衍生息。后来,山崩地裂,海枯石烂,地球重新洗牌,形成了现在的大洋大洲,缔造了如今的南北极模样,陆地分离,与海洋交错成型,也就造出了山脉起伏,沟壑纵横,人类就是这一次最近系统重装之后的新桌面运行软件。

所以,我相信没到南北极冰盖消失的日子,人类的命运就已经先于南北极冰盖走到尽头,被地球再次格式化,等待下一次的系统重装。

格陵兰冰盖融化危险系数高,而对于南极,预估的不确定性非常大,很难估量临界值,一旦大面积融化,可能会形成正反馈,越化越快

根据现有数据来看,格陵兰冰盖的融化速度已经超过几乎所有现有模型预估的融化速度了,我们要预测冰盖存在时长还有待做进一步研究,建立更精确的模型。

补一张图。

windows经常死机(以前蓝屏,现在不清楚),每次死机后按住电源不松手关机了,然后重启。

人类社会现在死没死机不清楚,对于地球母亲来说,如果死机了重启一次罢了。生了一个儿子不争气,死了就死了,再生一个。

显然很多人都猜错了——如果我们继续像今天一样排放二氧化碳,直到我们用完化石燃料,你认为格陵兰岛的所有冰需要多长时间才能融化?这里最右边的图,所有的冰都融化了,不是 2100 年,而是 3000 年。

即使那样也不确定。根据最近的一项研究,损失了 72% 到 100%。

这就是“一切照旧”,即像现在一样继续燃烧化石燃料,直到 23 世纪二氧化碳排放量完全没有减少,最终停止主要是因为我们用完了可燃烧的燃料。

即使到目前为止做出了承诺,我们也离这条道路还很远。仅仅由于来自可再生能源的竞争,我们将远远低于它,新的可再生能源发电站的价格每年都在迅速下降。

这显示了3000 年在三种情况下的冰盖,其中包含到 2100 年的预计温度,因为这比 RCP 数字更广为人知:

2300 年,那里的冰流失量和海平面上升是

范围是从 16% 到 84% 的概率

最后一个,“一切照旧”或 RCP 8.5 正在使用扩展的 RCP,这意味着它正在燃烧化石燃料,就像我们现在一直到 2200 年一样,当它最终停止时,因为我们即将结束化石燃料。到目前为止,橙色 RCP 6.0 或 3 ° C 大致是我们目前所做的气候承诺。

这显示了温度的变化 – 从 2000 年开始测量,而不是从工业化前测量 – 从工业化前它更高一个度数:

这里的想法是,对于除最低的 1.5 ° C 路径之外的所有路径,一旦达到目标 CO2 水平,就会继续少量人为排放,足以将 CO2 水平保持在该恒定水平。

有关 RCP 8.5 或“一切照旧”为何不可能的更多信息,以及我们目前承诺的情况:

此外,IPCC在其 2018 年最坏情况示例中认为,即使我们在2018 年以某种方式放弃《巴黎协定》(这并没有发生),我们也可以在不尝试减少排放的情况下度过 2100 年,这并不可信。

2019 年的冰冻圈和海洋报告得出了一个类似的结论,即即使“一切照旧”,格陵兰岛到 2100 年也不会导致全球平均海平面 (GMSL) 上升超过 20 厘米。所以他们认为在任何情况下到 2100 年它都不会融化。

北极温度:

南极西部有更大的融冰潜力。

在 RCP 2.6 或 1.5 C 路径下,南极冰贡献 0.02-0.16 m。在 RCP 8.5 下,“一切照旧”它可以贡献 0.64–1.14 m。

在“一切照旧”的情况下,到 2500 年,南极洲的海平面上升幅度可能高达 15 米,但这是不可信的,因为这意味着二氧化碳排放将持续到 2200 年。

从 2018 年 IPCC 关于 1.5 和 2 摄氏度之间差异的报告来看,格陵兰冰的临界点在 0.8 摄氏度和 3.2 摄氏度之间,中位数为 1.6 摄氏度。

如果我们越过那个临界点(我们可能已经有),结果很大程度上取决于未来的气候,最低的,10,000 年后损失 80%,最快的,在 2,000 年后完全损失(所以,大约在 4000 年)。

南极洲西部(和南极洲东部部分地区)的阈值很难估计,但可能在 1.5 到 2°C 之间。南极洲东部的大部分地区继续积冰,就像以前的间冰期一样。

从 2018 年的报告来看,格陵兰冰的临界点在 0.8°C 和 3.2°C 之间,中位数为 1.6°C。这已经缩小到 1.5 到 2 摄氏度之间。格陵兰冰比大约 6000 年前要小,并在 1450 到 1850 年之间的某个时间点增加到最大值,然后随着现代变暖再次退缩。

超过 1.5 C摄氏度格陵兰的冰可能会在数千年内完全消失,但支持这一点的证据有限。

过去十年的卫星观测表明冰盖不平衡。产犊损失大于表面质量平衡的收益,格陵兰的质量损失约为 200 Gt/年。”

格陵兰冰质量损失2016 年继续。

在过去 30 年中观察到的北极陆地和海冰流失仍在继续,在某些情况下加速(非常高信度)。几乎可以肯定的是,阿拉斯加冰川在过去 50 年中已经减少了质量,自 1984 年以来每年的平均冰量都低于前一年。根据卫星的引力数据,2002 年 4 月至 2016 年 4 月期间,格陵兰岛的平均冰质量损失为 -269 Gt,近年来加速(高信度)。自 1980 年代初以来,北极海冰的年平均面积每十年减少 3.5% 至 4.1%,变薄 4.3 至 7.5 英尺,并且每年至少开始融化 15 天以上。9 月海冰范围每十年减少 10.7% 至 15.9%(非常高的信度)。预计整个北极地区的冰层流失将持续到 21 世纪。

在 1.5°C 至 2°C 的持续升温水平下,北冰洋将在某些年份的9 月变得几乎没有海冰;冰盖将继续失去质量 ,但不会在多个世纪的时间尺度上完全解体;有限的证据表明格陵兰岛和西南极冰盖将在数千年内几乎完全消失且不可逆转;除了两个冰盖和南极冰盖外围的冰川外,目前大约 50-60% 的冰川质量将保留,主要是在极地地区;与 1995-2014 年相比,当前北半球春季积雪范围将减少多达 20%顶部 3 m的永久冻土体积将减少 50%。

全球变暖、大唐气象。利中国,赢!

在过去的半个世纪里,全球变暖引发的一系列问题是全球无数人谈论的话题。全球变暖引发的最严重亦是最显著的改变,是全球冰雪的消融,尤其是南北两极。在最近,科学家获取了地球极地冰盖图像,在科学家看来,地球南北两极的冰盖距离完全消失真的不远了!

科学家们指出,在过去的20年中,全球变暖导致北极融化速度比地球上任何其他地区都快,这也使得科学家们不得不用图像来记录下北极冰盖曾经的样子,他们也希望通过这些图像,向公众展示我们的地球正在发生着一些惊人的变化,警示人们不要等到悲剧发生的那一天。

科学家曾经在2015年和2016年的北极夏季期间,利用飞机,船等方式去记录极地冰盖的情况,但是结果却是相当的令人担忧的。在以往数千年以来,尤其是冬季,北极厚厚的海冰使得船只通行十分困难。但是现在完全不同了,北极的冰在变薄变少,船只可以相对轻松的穿行,这放在几十年前,都是不敢想象的事情。

不只是北极,南极的问题也让科学家非常担忧。16年年底,南极的一个大型冰架出现了一个巨大的裂缝,这表明它正在崩塌。崩塌下去的冰架很快就会消失,成为地球上最大的冰山之一。事实上,这个断裂的冰架面积,抵得上一个比利时的两倍。

南北极的冰雪大量消失,这是不争的事实,然而在不远的未来,这种快速消失的局面并没有丝毫缓解。对于南极来说,南极大陆周围的冰架上的裂缝与日俱增,北极的海冰一年又一年的创下新低。

地球正在发生着一些惊天动地的变化,沧海桑田并不是天方夜谭。

    斜阳化不尽,极夜冻又生

        顾景林

  在南北两极存在极昼和极夜的特殊现象,昼夜交替周期不是24小时,而是连续半年白昼,然后连续半年黑夜。北极的极昼天数为186天,南极的极昼天数为179天。地表温度归根结缔都是来自太阳的辐射热,极地的冰雪融化主要是由于太阳的辐射热造成的。在极昼期间太阳半年不落,冰雪在太阳持续半年不间断的炙烤下能不快速融化吗?

  但是南北半球季节正好相反,这半球冰雪快速消融的时候,另一个半球正处于深冷速冻模式,又有大量水汽冻结成冰。想想纬度低得多的齐齐哈尔每年都有5个半月的时间冰雪不化,黄河每年冬天都会有160天左右的封冻,纬度最高的南北极在连续半年没有太阳,气温低于零下70℃的极夜,有水汽能够不结冰吗?

  两极冰川的冻融变化是季节性变化,极昼期间冰融化成水,极夜期间水又会冻结成冰,周而复始,循环无穷。即使某一极的冰雪在极昼期间化尽,只要有水(水汽)不可能两极同时都没有冰。

     茫茫极地冰,

     一岁一冻融。

     斜阳化不尽,

       极夜冻又生。

艾尔斯米尔岛位于北极圈内,人类第一次发现它是在1959年,当时的科考人员通过测算得出这两个冰盖的面积为3平方公里和7.5平方公里。然而仅仅过去了70年的时间,这两个冰盖都完全消失了,这足以说明近70年来温室效应的影响越来越严重。加拿大冰盖的融化再次给我们敲响了警钟,如果还任由气候变暖演变下去,后果不堪设想。

全球变暖是目前全球环境研究的一个主要议题。根据对100多份全球变化资料的系统分析,发现全球平均温度已升高0.3~0.6摄氏度。其中11个最暖的年份发生在80年代中期以后,因而全球变暖是一个毋庸置疑的事实。全球变暖将带来非常严重的后果,如冰川消退、海平面上升、荒漠化,还给生态系统、农业生产带来严重影响。
因此,探求全球变暖的起因成为重要的研究课题。分析表明,虽然地球演化史上曾经多次发生变暖–变冷的气候波动,但人类活动引起的大气温室效应增长可能是主要因素。

冰川消退
全球气候的小幅度波动虽然并不为人明显发觉,但对于冰川来说则有显著影响了。气温的轻微上升都会使高山冰川的雪线上移,海洋冰川范围缩小。长期观察表明,这一现象是存在的。
根据海温和山地冰川的观测分析,估计由于近百年海温变暖造成海平面上升量约为2~6厘米。其中格陵兰冰盖融化已经使全球海平面上升了约2.5厘米。全球冰川体积平衡的变化,对地球液态水量变化起着决定性作用。如果南极及其他地区冰盖全部融化,地球上绝大部分人类将失去立足之地。

海平面上升
由于近年来温室气体的不断增加,造成了全球性气温上升,导致海水受热膨胀、高山冰川融化、南极冰盖解体,使得海平面上升,并且由于人为因素导致的陆地地面沉降,又造成了海平面的相对上升。
尽管不同研究人员的结果可能不同,近百年来海平面上升却是不容置疑的事实。自上世纪末以来,海平面上升约10厘米或稍多。据预测,到下个世纪末,海平面将比现在上升50厘米甚至更多。海平面上升将给人类带来惊人的严重影响。
海平面上升对人类环境的危害主要表现为:沿海陆地面积缩小、加剧海岸侵蚀、引起洪水灾害、淹没城镇、咸水入侵等。由于世界人口、工业、经济等主要集中在沿海地区,据推测,今后海平面上升1米,全世界受灾人口将达10亿,其中3~4亿人将无家可归,一些国家,尤其岛国,将从地球上消失,全世界受灾土地总面积可达500万平方千米,世界上1/3可耕地将受影响。据预测,我国海平面上升100厘米,长江三角洲海拔2米以下的1500平方千米低洼地将受到严重影响或淹没。
海平面上升还将使滨海湿地和沼泽受严重影响,据研究认为湿地能承受20厘米/百年的海平面上升,如果上升过快,将使湿地面积大大减少。而湿地是许多鱼类、鸟类和稀有动物的主要生活环境。
海平面上升还可使珊瑚面临危险,珊瑚礁岛屿面积会大大减小甚至消失。海平面上升还将通过盐水侵入地下水资源,进一步使土地盐碱化,沿海地区淡水匮乏。

遭遇人生的重大挫折,应该怎么度过?

跑步去。不用找什么环境,随便一家快倒闭的健身房,一台吃灰的跑步机,站上去,跑起来。脑子里有很多念头,不用管,跑起来,时速四公里还是六公里,随便。跑着跑着,你就没精力去顾及情绪了。你的肺在撕扯、喉咙在燃烧、双腿灌铅,连最轻松的两臂也甩不起来。你开始想“为什么要跑”、“还要跑多久”、“跑步有用吗”,你随时都想停。但你不会停,因为你很难受,你正处于人生的低谷。与其静下来让情绪淹没自己,为什么不从情绪里跑出来呢?于是你咬牙继续跑,用沉重呼吸维持一个勉强算“跑”的速度。这个时候大脑似乎停止了思考。你知道你 更多

郑州多个停工楼盘业主也被「赋红码」,曾和村镇银行储户同处一地反映违规问题,还有哪些可以关注的信息?

以前,你想在手机互联网时代,把一个冤种非法拘禁,同时还不让他求救,不让外界发现他,是相当麻烦的。首先,你要雇佣两个彪形大汉,看住冤种的大门,让他无法从物理层面脱离自由。这两个大汉必须完全效忠于你,为此你要投入很多的金钱去收买他俩。其次,你要动用各种人脉,去蒙蔽冤种的亲戚朋友,毕竟你不能让亲戚朋友报警,为此你要骗他们说,冤种正在外地出差,手机信号不好,联系不上,兴许还得提供一些冤种的物证,让亲戚朋友放心。最后,你要运用科学手段,彻底查处冤种暗藏的各种通讯设备,须知一个小小的半导体就可以对外发出信号 更多

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未经允许不得转载:微精选 » 在目前气候变化的形势下,两极地区的冰盖还能存在多久?
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