南極洲:地球上最冷的地方記錄到前所未有的熱浪意味著什麼

南極洲的天氣影響全球，並且可能成為其他地方變化模式的「礦中的金絲雀」

位於南極風車群島綠洲的凱西研究站（Casey Research Station）今年夏天經歷了首次熱浪記錄。照片：澳大利亞南極分部/路透社

位於南極風車群島綠洲的凱西研究站（Casey Research Station）今年夏天經歷了首次熱浪記錄。照片：澳大利亞南極分部/路透社

當世界理所當然地關注Covid-19大流行時，地球仍在變暖。與世界其他地方一樣，今年夏天的南極天氣在觀測記錄中是前所未有的。

今天發表在《全球變化生物學》上的我們的研究描述了南極洲最近的熱浪。從南極半島東部的春末開始，在接下來的四個月中，它在整個大陸上航行。我們的一些團隊在南極洲度過了一個夏天，觀察這些溫度以及對自然系統的影響，親眼目睹了熱浪。

南極洲可能被南大洋與其他大陸隔離開來，但具有全球影響。它驅動著全球海洋輸送帶，這是一個不斷不斷的深海循環系統，可將海洋熱量傳遞到地球周圍，而其融化的冰蓋又加劇了全球海平面的上升。

南極洲代表了生活條件的簡單極端。它可以被看作是「礦中的金絲雀」，展示了我們可以期待在其他地方看到的變化模式。

2月13日，一張顯示在南極洲鷹島冰帽上融化的衛星圖像。照片：美國宇航局地球觀測站

地球上最冷的地方的熱浪

南極洲的大部分地區都被冰覆蓋，但是主要在海岸上有一些小型的無冰綠洲。這些獨特的地區佔整個非洲大陸的0.44％，是企鵝和其他海鳥，苔蘚，地衣，湖泊，池塘和相關無脊椎動物的重要生物多樣性熱點。

今年夏天，位於風車群島綠洲的Casey研究站經歷了首次記錄的熱浪。在三天內，最低溫度超過了零，每日最高溫度都超過了7.5C。1月24日，記錄的最高最高溫度為9.2C，比Casey該月的30年平均值高出近7C。

在此天氣事件中，溫暖潮溼的空氣的到來使維斯特福德山（Vestfold Hills）原本寒冷無冰的沙漠中的戴維斯研究站（Davis Research Station）降雨。溫暖的條件引發了局部冰川上大量的融水和地表水流。這些以及融化的雪庫促成了高流量的河流和洪水泛濫的湖泊。

到2月，大部分熱量集中在該大陸最北端的南極半島。2月6日，阿根廷半島上的Esperanza研究站記錄到南極新的最高溫度18.4 ℃，比以前的記錄高出近1℃。三天後，在半島東部西摩島上的巴西Marambio站報導了20.75°C，使這一天黯然失色。

2020年1月的平均地面氣溫與前40年的1月平均值之間的差異。照片：Andrew Klekociuk /對話

是什麼引起了熱浪？

與南極西部和南極半島相比，南極東部因全球氣候變化而變暖的步伐通常要慢一些。這部分歸因於自1970年代末以來在南極春季發生的臭氧空洞。

該空洞傾向於加強南大洋上的急流，在夏季使南半球環狀模態總體上更加「積極」。這意味著南海的西風帶在一年中的那個時候趨向於靠近南極洲，從而形成了季節性的「盾牌」，從而減少了暖空氣從地球溫帶地區向南極洲的轉移。

但是在2019年春季，南極平流層的強烈變暖大大減少了臭氧洞的大小。這有助於支持南環形模式的更「消極」狀態，並削弱了盾牌。

2019年底的其他因素也可能使南極洲變暖。由於印度季風的撤退，印度洋偶極子處於強勢「積極」狀態。這意味著印度洋西部的水比平常溫暖。從太平洋上的這個和其他溫暖的海洋斑塊中升起的空氣提供了能源，改變了天氣系統的路徑，並幫助擾動和加熱了平流層。

南極變暖是好事還是壞事？

局部洪災似乎使以前曾非常乾旱的韋斯特福爾德希爾斯的苔蘚河岸受益。在洪災之前，大多數苔蘚是灰色和垂死的，但是一個月後，許多苔蘚芽是綠色的。

考慮到南極洲普遍寒冷的天氣，溫暖可能有益於植物區系（苔蘚，地衣和兩個維管植物），微生物和無脊椎動物，但僅在液態水形成的地方有益。整個夏天，Vestfold Hills遠離洪水的地區變得更加乾旱。

Vestfold Hills的Mossel湖上的Moss在熱浪事件發生前（2019年12月13日，左）和融雪發生後（2020年1月22日，右）拍攝。一些苔蘚對綠水的反應很快。照片：澳大利亞南極師/ Dana M Bergstrom

高溫可能在某些生物中引起熱應激。南極的苔蘚和地衣通常是深色的，可以吸收陽光以產生溫暖的微氣候。當溫度剛好高於冰點時，這是一個很好的策略，但是一旦超過10C，就會產生熱應力。

在南極半島附近的喬治國王島上，我們的測量結果顯示，2019年1月，苔蘚表面溫度僅在3％的時間內超過了14°C，但到2020年，這一溫度增長了四倍（達到12％的時間）。

根據以前南極異常夏季的經驗，我們預計未來幾年會產生許多正面和負面的生物影響。最近的事件強調了我們氣候系統的相互聯繫：從地表到平流層，從季風熱帶到最南端的大陸。

在氣候變化下，預計極端事件的發生頻率和嚴重性將增加，南極洲也無法倖免。