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Dec. 20 2019

不只高緯度地區,兩極的暖化很快就會讓全球有感

  • 俄羅斯西伯利亞西北部潮濕的雅馬爾半島上散布著北極凍原的湖泊。PHOTOGRAPH BY JEFFREY KERBY

    俄羅斯西伯利亞西北部潮濕的雅馬爾半島上散布著北極凍原的湖泊。PHOTOGRAPH BY JEFFREY KERBY

  • 野火在西伯利亞凍原和針葉林交接區附近燃燒。這種野火預期在永凍層消融並變乾之後,會愈來愈常見。PHOTOGRAPH BY JEFFREY

    野火在西伯利亞凍原和針葉林交接區附近燃燒。這種野火預期在永凍層消融並變乾之後,會愈來愈常見。PHOTOGRAPH BY JEFFREY

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一份新研究表示,冰量減少、永凍土融解、野火肆虐等發生在北極與南極的問題,對全世界的天氣和海平面帶來的衝擊會比預期來得早。

俄羅斯西伯利亞西北部潮濕的雅馬爾半島上散布著北極凍原的湖泊。PHOTOGRAPH BY JEFFREY KERBY

俄羅斯西伯利亞西北部潮濕的雅馬爾半島上散布著北極凍原的湖泊。PHOTOGRAPH BY JEFFREY KERBY

艾瑞克.波斯特(Eric Post)在西格陵蘭凍原上同一地點觀察季節變化已經有26年了。而隨著時間過去,他看到了極大的改變。當他剛開始在那裡工作時,滿山遍野的北美馴鹿(caribou)達到數百隻。而他說現在鹿群數目降到剩大約90隻。

「你會想著牠們下一個春天就會再回來;數目會再上升,」波斯特說:「不過一年又一年過去,大規模的馴鹿群體再也不像過去那樣出現。」

當地球沉重地不斷走向暖化的危險未來時,一份關於極區前景的新報告說,北極已經抵達那個危險的未來了──而後果將影響到每一個人。

「如果不趕快採取行動減輕暖化,北極確實有可能在未來20到40年間進入加速暖化的階段。」波斯特說,他是加州大學戴維斯分校(University of California, Davis)的氣候變遷生態學家。

波斯特是這篇12月初發表在《科學進展》(Science Advances)期刊的報告的主要作者。在報告裡,一個跨國科學家團隊從一系列學科檢視了北極暖化對現在和未來的衝擊。

北極暖化的速度比地球其他地區快很多。僅僅是過去十年,它的溫度就爬升將近攝氏1度。根據這份報告,以目前的溫室氣體的排放速率,到本世紀中期時,北極預計整年會增溫攝氏4度,一年之中秋季時的增溫最多,達到攝氏7度。那時地球整體也差不多會增溫攝氏2度,而增溫攝氏2度經常被認為是將導致災難性衝擊的臨界值。

在北海(High North),前所未見的改變已經出現了,包括陸冰或海冰嚴重減少、凍原飛快地融解、野火肆虐、不合節令的風暴、提前報到的春季等等。今年夏季的海冰範圍縮小到自1979年有衛星測量以來的第二低,而7月破紀錄的高溫融化了格陵蘭冰原數十億噸的冰。從阿拉斯加到西伯利亞,野火燃燒了數萬平方公里的地區。

「近來北極暖化的後果已經很明顯且普遍,然而現在甚至還沒到我們所預期的快速升溫階段。」波斯特說。

↑↑↑↑↑「裂縫1」(Chasm 1)是南極布倫特冰棚(Brunt Ice Shelf)上的一道巨大裂痕。若完全裂開,它將形成一塊與德州休士頓(Houston)市區面積等大的冰山 。

雖然南北極都因為化石燃料排放的吸熱氣體增加而出現溫度上升、冰河變薄、生態系統混亂,以及其他各種令人擔憂的轉變,但席捲北極地區的改變卻是快上許多。這份報告警告,北極暖化的影響在不久的將來就會衝擊到高緯度以外的地區。

海冰減少

地球暖化讓科學家最擔心的事情之一就是北極海冰的減少。夏季的海冰在過去40年來已經每十年縮小10%以上,而在目前的排放速度下,夏季海冰預計再過20到25年就會全部消失,有些預測認為還會更快。

本篇報告的共同作者茱莉安.斯卓夫(Julienne Stroeve)是加拿大曼尼托巴大學(University of Manitoba)和科羅拉多波爾德市國家冰雪資料中心(National Snow and Ice Data Center)的極區遙測專家,她認為北極的暖化也許已經讓夏季的海冰超過臨界點了。

「我知道這麼說很危險,」斯卓夫說:「不過事到如今,無論我們對CO2減量做出怎樣的承諾,或是努力將暖化限制在一個範圍內……我們很可能還是會看到沒有冰的夏天出現。」

她的最新研究顯示,北極海冰目前的縮減速率比大多現有的氣候模型預測的還快。減少掉的這些冰激起了北極放大效應──也就是加速北極暖化的推力。當這片海域的保護蓋融掉之後,更多日光會進入海水,讓海水變得更溫暖,導致冰減少得更多,形成一個反饋循環。

剝掉冰的覆蓋也可能讓北半球中緯度地區出現更多極端天氣,包括旱災、洪水和熱浪。雖然科學家之間對這個議題還有爭議,但有些研究認為北極暖化會造成噴射氣流(jet stream)的強度減弱並且如波浪般起伏,使得極地冷空氣能抵達更南方,暖空氣延伸到更北方。

「加速的北極暖化會改變中、高緯度地區之間的溫度差異,而影響到美國本土48州以及整個北半球的天氣。」報告的共同作者、賓州大學(Pennsylvania State University)的大氣科學家麥可.曼恩(Michael Mann)解釋。

「這個溫度差異就是噴射氣流存在的原因。而溫度差異變小時,噴射氣流的流速會變慢,天氣系統就會在同一地點徘徊更久。」他說。

曼恩說這個現象,已經被認為和持續性的熱浪有關,例如今年夏天烘烤歐洲的那一波;以及殘酷的寒流,如同最近冰凍了美國東部和中西部的「極地寒流」(Arctic blast)。

憂慮漸增

海平面上升是另一項近憂。北極的陸冰──特別是覆蓋在格陵蘭之上的大片冰原──正以比現行氣候模型認為的還要快的速度融化,政府間氣候變遷委員會(Intergovernmental Panel on Climate Change)9月釋出的報告預測,到本世紀末海平面可能會因此大幅度上升超過91公分。

北極永凍土層的融解也正在惡化,所釋放出的強力溫室氣體甲烷(methane)在大氣中的濃度屢創新高,帶來強烈的全球暖化效應。

野火在西伯利亞凍原和針葉林交接區附近燃燒。這種野火預期在永凍層消融並變乾之後,會愈來愈常見。PHOTOGRAPH BY JEFFREY

野火在西伯利亞凍原和針葉林交接區附近燃燒。這種野火預期在永凍層消融並變乾之後,會愈來愈常見。PHOTOGRAPH BY JEFFREY

另一份最近的研究,則預測當冰融的土地乾燥後,北極的野火強度每年都會倍增。

與此同時,暖化已經讓北極的季節時序亂了套。植物在春季的生長時間愈來愈早,這表示凍原上的動物(例如波斯特在格陵蘭研究地點上看見的馴鹿)在抵達繁殖地時,已經錯過牠們所食用的植物營養最豐富的時間了。花在授粉的昆蟲到達之前就開了,候鳥也錯過了春季的盛宴。這份報告說這種轉變愈來愈快,而且未來可能會超出生態系統所能適應的程度。

北極的暖化也會瓦解海洋食物網,北極熊和海豹的死亡率會因此上升,導致當地原住民的生計受到威脅。不過北極前景的一個亮點是:到目前為止鯨魚似乎因海冰退縮、活動範圍擴大而受益。

南北極的差異

北極的氣溫節節高升,根據這份報告,北極到本世紀末時可能在一年中某些時段飆到攝氏13度。與此同時,南極的暖化則和全球平均相似,雖然某些地區暖化較快。

兩個極區都在發生變化,本篇報告的共同作者、賓州大學冰河與南極的專家李察.艾利(Richard Alley)說:「不過並不是一模一樣那麼簡單,北極不是南極,而南極也不是北極。」

南極周圍環繞著廣大的南冰洋(Southern Ocean),它吸收了許多大氣中多餘的熱。「而熱如果進入了海洋,」艾利說:「那它就不會留在空氣中。」

和北極一樣,這塊位於最南方大陸上的冰也正在被暖化所侵蝕。幾條主要冰河都在快速消退,最明顯的是佛羅里達大小的思韋茨冰河(Thwaites)。而浮在海中支撐它們的冰棚,無論是在海面上或下的體積都在變薄。這些趨勢令科學家感到憂心。

「空氣或海洋的暖化會讓冰棚強度減弱,而超過某個臨界點,它們就很容易斷裂,」艾利說。

如果西南極(West Antarctica)的冰棚消失,而思韋茨和其他冰河融化了,到2100年海平面會多上升30公分或更多──而如果冰河減少量超過了不可逆的臨界點,這個值在接下來的一世紀可能會大到3公尺以上。

「這是我們真正擔心西南極會發生的事。」艾利說:「在演變途中一個還算小的差異,最後就可能讓海平面高度大不同。」

南極海冰已歷經了數次消長。然而過去兩年間秋季的海冰面積卻創新低。此外南冰洋的暖化,可能會提供路徑讓入侵種和疾病抵達這塊與世獨立的大陸。而南極的企鵝在海岸情況改變後,其中有些已經必須轉移生活區域,未來可能要面對大範圍的遷移。具代表性的皇帝企鵝更可能在本世紀末全數消失,另一份新研究如此預測。

極地的前景「通常就是對這些改變,以及極地會多大程度受排放情況影響的總體評估。」阿拉斯加大學費爾班克斯分校(University of Alaska-Fairbanks)的大氣科學家約翰.華許(John Walsh)說,他沒有參與這項研究。「這篇報告表達的是就算是最低的排放情況下──而全球升溫攝氏2度是對排放情況最保守的估計──極地仍然會改變。」

減少化石燃料的排放可以降低或延後北極的暖化數十年,作者說。

「在某種意義上,北極正在跟我們對話,」波斯特說:「問題是我們有沒有在聽。」

延伸閱讀:首例因氣候變遷而絕種的哺乳動物氣候變遷新警訊:有毒海洋動物大舉入侵

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