你知道嗎？南極海冰大消融，始於一個冰窟窿

南極海冰自2015年之後開始出現歷史性消融。一項新研究找到真兇：一場風暴在冰上撕了個洞，啟動了海冰消融連鎖反應。

作者 | 段歲寒 茨城大學地球物理學博士

編輯 | 高佩雯

《非誠勿擾2》裡有個著名段子：在一次慈善競拍中，禮儀小姐稱，因為氣候變暖，北極冰川正在融化，一想到企鵝寶寶就要失去它們的家園，她的心都要碎了。孫紅雷飾演的富豪擲重金拿下了拍品，卻「很壞地」告訴她，北極一時半會兒融化不了，就是融化了企鵝寶寶也會沒事，因為它們住在南極。

雖然是個老梗，不過就在2015年之後，《非2》上映不到5年，南極冰迎來了歷史性大消融，短短兩年就失去了120萬平方公裡的海冰面積，相當於兩個法國。同樣令人意外的是，企鵝寶寶不僅沒事，還活得更加興旺了。這是怎麼回事呢？最近，兩項新研究分別揭示了原因。

南極冰蓋和海冰

如果問全球的冰都集中在哪裡，大部分人都知道在兩極。但南極、北極區別大了。很難想像，北極的總冰量只是南極一個零頭。據統計，南極洲冰蓋的冰量佔到全球總冰量的90%，另外9%在北極的格陵蘭島，餘下1%才是其他。

但是僅看結冰面積，南北極不可能相差這麼大。我們的直覺是對的。冰量差別主要來自冰的厚度。南極冰下有大面積大陸「打底」，周邊海冰依附於大陸向海洋延伸，冰蓋是大頭。而北極冰下方大多是凍結後的一片汪洋，海冰佔據了絕大面積。

冰蓋專指連續覆蓋了5萬公裡以上的陸地冰川（也稱「大陸冰川」），相比海冰，厚度要大好幾個數量級。

目前全球冰蓋僅分布在南極洲，以及北極的格陵蘭島上。前者冰面積約為後者8倍。南極冰蓋大約在500萬年前就發育到了如今的規模。它覆蓋在南極洲大陸上方，近似圓形，直徑接近5000公裡，面積達到1400萬平方公裡。沿著它的邊緣分布著陸緣冰，面積約150萬平方公裡。格陵蘭冰蓋則覆蓋在碟狀盆地上，總面積約180萬平方公裡。

南極冰蓋示意圖：灰色代表陸地，上方即為冰蓋。紅色表示夏季海冰最小值，紅色+白色表示冬季海冰最大值（1981-2010平均）|作者供圖

大部分南極冰蓋的厚度在2500米以上，最厚處達到4500米。格陵蘭冰蓋最厚處達3400米。這樣廣闊的面積，加上超級厚度，冰量是個天文數字。

而海冰直接在海上形成，厚度通常小於3米。因為海冰夏天消融，冬天擴張，面積不定，科學家們給出了一個平均值。據測算，北極海冰和南極海冰年均面積分別約為1000萬平方公裡和1200萬平方公裡。在各自的寒冷季節，北極海冰可以擴張到1600萬平方公裡，南極海冰則動輒超過2000萬平方公裡（相當於兩個以上中國陸地面積）。

由於海冰厚度較小，兩極海冰的冰量並未像面積那樣驚人。所有海冰加在一起，不過地球總含冰量的0.1%左右。冰蓋才是地球貯冰的絕對主力。

全球冰量構成圖。南極冰蓋是絕對主力。 | 編輯製圖

冰穴帶來南極海冰創紀錄消融

不論是海冰還是冰蓋，兩極的這些大冰塊總是牽動眾人神經，因為可能些微變化就會影響全球氣候和生態。

近年來，我們經常聽到人們對於冰川融化、海平面上升的擔憂。不同於漂浮的海冰，融化後在水面下所佔體積幾乎相等、對海平面影響不大，冰蓋如果融化了，這些處於陸地上的冰凍水體就會流向海洋，使得其水量增加，水平面隨之上升。

有人做了一個計算，如果南極冰蓋徹底融化，地球海平面將上升60米，人類即面臨天劫一般的災難。但實際上，這有些多慮了。因為南極本身氣候寒冷，數千米的冰蓋高度和廣大的反射面積又加劇了熱量的流失，南極冰蓋本身受到地球變暖的影響其實尚小。

不過，它周圍的陸緣冰和海冰受到地球變暖趨勢的影響，則幾乎是板上釘釘的事實。

最近幾十年，隨著全球變暖持續，北極海冰早就呈現逐年減少的傾向，而南極海冰則呈現強烈波動，甚至直到2015年之前，南極海冰面積都在逐步增長。

消融中的北極海冰。| NASA

但這一切在2015年發生了變化。2016年到2017年間，南極海冰面積經歷了歷史性的下跌，短短兩年間就損失了120萬平方公裡，相當於兩個法國面積。這引起科學家們的高度緊張。難道全球變暖加速了？

直至最近，一項新研究終於揭開了謎底：從2015年9月開始，一次強烈風暴引發的冰穴，觸發了南極海冰的連鎖消融。

那是威德爾海海域的一次風暴，風暴帶來的溫暖氣流讓多處海冰發生裂縫、崩解和消融。隨後，在11月，南極的盛夏時節，那年的夏日格外熾烈，南極平均溫度比往年高出3度，一個不速之客悄然造訪：南極海冰的核心區域出現了一個冰穴。

冰穴是海冰中的無冰區域，之前40年中從未出現。失去了冰層的深色水面頓時暴露在外，像一隻「死亡之眼」一樣貪婪地吸收著陽光。這進一步加速了冰層的融解。從而又暴露了更大的水面。連環的相互加強作用，讓海冰消亡逐漸失控。

同年12月以及次年（2016年），同樣的事件又在其他區域連續上演。南極過去幾十年一直保持的海冰增長態勢被迅速打斷，並一去不復返。

南極海冰中出現的冰穴。 | NASA（2017年9月25日）

科學家們也由此勾勒出了極地海冰消融的潛在路線：暖風暴和炎熱天氣疊加，將有極大機率形成冰穴，帶來的必然後果就是海冰連鎖性大消融。

企鵝在氣候變化中意外「得利」

像極地這樣簡單而缺乏容錯能力的氣候生態系統，面對變化自我調節能力往往非常弱。如果照目前態勢發展，南北極海冰都將十分危險，物種生存唯艱。

據一項最新研究預測，如此下去北極熊將可能無法藉助海冰漂浮和獲取食物，在80年內瀕危甚至滅絕。

不過，令人意外的是，並不是所有物種都那麼倒黴。就目前所知，企鵝竟然在這個過程中上位了。

極地生物學家很早就注意到，南極的阿德利企鵝種群數量和海冰面積成負相關關係：當海冰面積減少時，它們就將迎來繁殖良機，而擴大種群；當海冰面積增大，其繁殖和育雛行為則會受到打擊，導致種群數量減少。

這一奇怪現象，也被科學家借這次南極海冰消融之機破解。

原來，企鵝喜歡水而不喜歡海冰。因為，在繁殖季節，它們必須翻山越嶺，跨越茫茫海冰，才能到達可以潛水的未凍結海域尋找食物。而企鵝的體型擅長遊泳而不擅長行走，在海冰少的年份，這份辛苦將大大減少。

據統計，在海冰少的年份，企鵝每天平均可以少移動近5公裡，花在覓食上的時間比多冰年份最多可減少近8小時（2010-2017年數據）。

更少步行節約下來的體能，讓企鵝在海中狩獵範圍更寬廣，同類間的競爭壓力大為減少。並且，暴露的海面可以吸收更多陽光，讓浮遊生物數量增加，以之為食的魚和磷蝦蝦也增加了，企鵝的食物更充足。

種種因素都讓阿德利企鵝生活更滋潤了。不僅體重在少冰年份平均增加了5~17%，雛鳥的存活率和體重也大幅增長。

愛潛水的阿德利企鵝。| webshots.com

但是，這只是眾多不幸中的一個例外。南極企鵝無疑是全球變暖趨勢下的少數幸運兒。大部分極地生物，都將在全球變暖態勢下迎來噩夢。

雖然海冰融化一時間威脅不到我們人類的生存，但我們也不得不提前思考一個問題：當我們放任自己翻弄其他物種命運的時候，是否確定自己能夠背負一切後果。

參考文獻：

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https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2020GL087127

[2] Fasting season length setstemporal limits for global polar bear persistence

https://www.nature.com/articles/s41558-020-0818-9

[3] Foraging behavior links sea iceto breeding success in Antarctic penguins

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[4] Understanding climate/Antarctic sea ice extent

https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/understanding-climate-antarctic-sea-ice-extent

[5] 北極・南極域の海氷

https://www.data.jma.go.jp/gmd/kaiyou/data/shindan/sougou/pdf_vol2/1_3_1_vol2.pdf

[6] Fasting season length setstemporal limits for global polar bear persistence

https://www.nature.com/articles/s41558-020-0818-9?mc_cid=f6db3902b4&mc_eid=db26089c2c

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