2003年，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)組織了一次學(xué)術(shù)休假。正是這次聚會(huì)，讓25名科學(xué)家對(duì)北極的情況有了新的認(rèn)識(shí)。
在此之前，盡管參與活動(dòng)的科學(xué)家均從事著與北極相關(guān)的研究工作，但他們大多局限于自己?jiǎn)我坏恼n題。然而，當(dāng)科學(xué)家們開始分享自己的觀點(diǎn)時(shí)，他們意識(shí)到一個(gè)可怕的事實(shí)：每個(gè)人獨(dú)自發(fā)現(xiàn)的有關(guān)北極的變化竟然是相互關(guān)聯(lián)的，甚至能夠完美的結(jié)合在一起！整個(gè)北極正朝著一個(gè)不穩(wěn)定的新狀態(tài)傾斜，并且這種態(tài)勢(shì)幾乎無(wú)可挽回。
之后，這些科學(xué)家聯(lián)合發(fā)表了一篇文章，提出了一個(gè)令人震驚但又充滿爭(zhēng)議的結(jié)論——以目前的變化速度，100年之內(nèi)，人們就有可能見證一個(gè)無(wú)冰的夏季北冰洋，而這是數(shù)千年來(lái)從未出現(xiàn)過(guò)的景象。
更加令人膽戰(zhàn)心驚的是，如今看來(lái)，北冰洋可能在2040年左右就會(huì)出現(xiàn)夏季無(wú)冰的情況，這比此前科學(xué)家們預(yù)測(cè)的足足提前了60年。
2018年年末，美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局（NOAA）發(fā)布的《2018年北極年度報(bào)告》披露了兩項(xiàng)令人擔(dān)憂的趨勢(shì)：過(guò)去五年是北極有記錄以來(lái)最熱的五年，并且該地區(qū)的變暖速度是全球平均速度的兩倍之多。
北極正朝著科學(xué)家們預(yù)測(cè)的方向發(fā)生變化，其變化速度甚至比最大膽的預(yù)測(cè)還要快。短短三年間，許多數(shù)十年來(lái)一直得以保持的記錄被一一打破：夏季海冰消失、冬季海冰減少、氣溫上升、地面消融……
嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)
由于北極地區(qū)對(duì)氣候變化格外敏感，因而全世界的科學(xué)家花費(fèi)了大量時(shí)間和精力來(lái)觀察北極。
在他們看來(lái)，北極在整個(gè)地球氣候系統(tǒng)中就如同“礦坑里的金絲雀”——起到預(yù)兆危險(xiǎn)的作用。在過(guò)去幾年里，北極一系列記錄的相繼被打破，毫無(wú)疑問(wèn)證明了幾十年來(lái)令人不安的氣候預(yù)測(cè)是正確的。但是，這些數(shù)據(jù)也反映出一個(gè)更為嚴(yán)峻的問(wèn)題：人們對(duì)于北極未來(lái)變化的預(yù)測(cè)可能過(guò)于保守。
僅僅40年，夏季北冰洋的海冰覆蓋面積就銳減了一半左右，全年海冰總量也在不斷下降。直到最近，科學(xué)家還認(rèn)為這些情況到本世紀(jì)中葉才會(huì)發(fā)生。
惡性循環(huán)往往會(huì)放大極小的變化。比如，一點(diǎn)兒多余的熱量融化了潔白的海冰，讓更多深色的海面暴露出來(lái)，從而減少了反射回天空的太陽(yáng)能量。那些被吸收掉的熱量使該區(qū)域變得更加溫暖，進(jìn)而融化更多的海冰。
冬季的情況同樣也不樂(lè)觀。例如，漂浮在北冰洋上的海冰如同一塊塊絕緣板，能夠阻擋冰面下的熱量和水分“逃逸”到大氣中；然而當(dāng)海冰消融后，更多的熱量和水分會(huì)使溫度升高，反過(guò)來(lái)又阻止了海冰的形成。通常而言，計(jì)算機(jī)模擬會(huì)低估海冰消失的速度，進(jìn)而對(duì)未來(lái)全球變暖做出較為保守的預(yù)測(cè)。
消逝的“永久冰”
事實(shí)上，不斷消失的海冰并非是讓全球氣候?qū)W家夜不能寐的唯一原因。在北極，其他兩種在過(guò)去被稱為“永久冰”的冰體，儲(chǔ)量也在急劇下降。
其中一種便是常年保持冰凍狀態(tài)的土壤——永久凍土。由于凍土的消融，建在永凍層上的建筑開始坍塌，樹木逐漸傾斜，道路變得彎曲。除了對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ钤斐捎绊懲�，解凍的土壤還向大氣釋放大量的儲(chǔ)熱氣體。當(dāng)封存在永凍層數(shù)千年之久的有機(jī)物融化時(shí)，細(xì)菌會(huì)將其分解為二氧化碳（有氧情況下）或甲烷（無(wú)氧情況下）。北極永凍層的含碳量是地球大氣含碳量的兩倍，因此永凍層一旦解凍，將會(huì)大大加劇全球變暖。由于計(jì)算機(jī)并沒(méi)有充分考慮到凍土消融帶來(lái)的影響，因而再次導(dǎo)致對(duì)全球變暖程度的嚴(yán)重低估。
另一種正在消融的永久性冰體是陸地上的凍結(jié)水，包括冰川和格陵蘭島厚度超過(guò)1英里的巨型冰蓋。與海冰消融不同的是，這部分冰體融化形成的徑流會(huì)直接匯入海洋導(dǎo)致海平面上升，因而會(huì)在世界范圍內(nèi)造成非�？膳碌暮蠊�。
科學(xué)家們往往通過(guò)用衛(wèi)星測(cè)量陸地冰體對(duì)地球的引力來(lái)估算其本身的質(zhì)量。測(cè)量結(jié)果顯示，2016年夏季格陵蘭島的冰蓋總質(zhì)量是2002年采用衛(wèi)星測(cè)量以來(lái)的最小值，甚至比上世紀(jì)50年代后期以來(lái)的任何測(cè)量值都小（當(dāng)時(shí)是通過(guò)其他方式估算冰體質(zhì)量的）。近期的一項(xiàng)調(diào)查研究顯示，與海冰減少有關(guān)的變暖效應(yīng)加速了格陵蘭島表面冰蓋的融化。
濕熱的空氣
海冰減少和北極加速變暖還會(huì)引發(fā)更加深遠(yuǎn)的影響。比如，它們的聯(lián)合效應(yīng)能夠改變高空風(fēng)，從而將南部額外的熱量和水分輸送至北極。
記錄在案的2012年格陵蘭島表面冰蓋融化就是由大氣中一個(gè)異常且持續(xù)的高壓脊引發(fā)的，也就是所謂的“阻塞高壓”。它不僅攜帶著來(lái)自南部的熱量和水分，同時(shí)也帶來(lái)了北半球山火爆發(fā)產(chǎn)生的煙塵。這些煙塵附著在冰雪表面，使其變黑變暗，降低冰面的反射率，從而導(dǎo)致其吸收更多的熱量，加速融化，由此形成惡性循環(huán)。
近幾十年來(lái)，尤其在夏季，格陵蘭島附近的阻塞高壓發(fā)生得愈發(fā)頻繁，這極有可能是導(dǎo)致冰體融化量上升的原因之一。2016年夏季的冰量損失位列有記錄以來(lái)的第三位，僅次于2010年和2012年。氣候?qū)W家的最新研究顯示，阻塞高壓的頻繁發(fā)生極有可能與全球變暖相關(guān)，但由于計(jì)算機(jī)模擬很難生成和分解這些阻塞模式，因此很難說(shuō)這種模式在未來(lái)會(huì)產(chǎn)生何種影響。
另外一些發(fā)生在北極的現(xiàn)象同樣顯得十分怪異。在過(guò)去的兩個(gè)冬季，北極附近的熱浪接二連三地打破記錄，而海冰的減少和變薄難辭其咎——阻擋熱量進(jìn)入大氣的屏障減少了。噴流的南北擺動(dòng)也為遙遠(yuǎn)的北緯地區(qū)帶來(lái)熱量和水分，而科學(xué)家和北極附近的居民通常會(huì)低估多余水分可能帶來(lái)的強(qiáng)烈影響：首先，水蒸氣是一種溫室氣體，在北極干燥的冬季大氣中，少量水分便能吸收很多熱量；其次，水分凝結(jié)成云后會(huì)釋放潛熱，進(jìn)一步加熱空氣；最后，云層會(huì)將更多的熱量困在下方，這也是導(dǎo)致北極融化的一個(gè)原因所在。
陷入困境
盡管人們還要學(xué)習(xí)更多的東西，但很明顯的是，北極正在發(fā)生人類歷史上最為劇烈的變化。鑒于這一嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)，大氣學(xué)家正試圖確定北極發(fā)生的變化將對(duì)全球人類和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生怎樣的影響，以便為未來(lái)應(yīng)對(duì)做好準(zhǔn)備。
對(duì)于北極變化產(chǎn)生的全球性影響，一個(gè)典型例子就是沿海洪災(zāi)。一份來(lái)自于憂思科學(xué)家聯(lián)盟的報(bào)告顯示，未來(lái)20年，美國(guó)約有170個(gè)沿海社區(qū)將遭受長(zhǎng)期洪災(zāi)。如果各國(guó)依舊保持過(guò)去的二氧化碳排放量，那么到本世紀(jì)末，世界范圍內(nèi)大多數(shù)沿海城市都將面臨經(jīng)常性的、破壞性極強(qiáng)的洪水侵襲。
迅速變暖的北極還有可能會(huì)顯著改變陸地和海洋棲息地。隨著海冰的消退，浮游生物已經(jīng)在新的季節(jié)出現(xiàn)在新的區(qū)域，吸引來(lái)自低緯度的魚類進(jìn)入北冰洋，導(dǎo)致本地魚類的滅絕。高緯度地區(qū)春季融雪的提前導(dǎo)致凍土更早復(fù)蘇，昆蟲更早孵化，候鳥則可能因?yàn)檫^(guò)晚到達(dá)北極食物點(diǎn)而錯(cuò)過(guò)享用大餐。
北極的居民同樣也感受到了影響：融化的冰體讓他們無(wú)法進(jìn)入傳統(tǒng)的狩獵區(qū)域，并且不得不遷出那些曾經(jīng)安全如今卻受到海浪侵襲的居住地。與此同時(shí)，各個(gè)國(guó)家和大型企業(yè)紛紛涌入北極，尋找可供開發(fā)的自然資源，緊張的局勢(shì)進(jìn)一步升級(jí)。
這些影響是否可以避免？答案視情況而定。由于大氣的反應(yīng)滯后于溫室氣體濃度的增加，而且二氧化碳在大氣中存在的時(shí)間很長(zhǎng)，因此未來(lái)會(huì)發(fā)生變化是肯定的。但假如社會(huì)快速減少溫室氣體排放并且開發(fā)出能從大氣中提取二氧化碳的方法，未來(lái)變化的程度及速度是可以被降低的。
舊的北極也許是冷酷的，但它至少是穩(wěn)定的。新的北極正以不可逆轉(zhuǎn)的方式發(fā)生變化，并對(duì)全球的生命體產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。■
《科學(xué)新聞》 (科學(xué)新聞2019年6月刊 綠色)