在過去的100多年以來,地球上大部分區域一直在穩步變暖,我們一直認為這是溫室氣體排放導致的全球變暖帶來的影響。
然而根據NASA冰橋行動項目組的檢測數據,在2009年到2015年期間南極地區整體溫度在下降。而根據2020年5月6日發布在《AGU Advances》上的一篇文章的數據,早在20世紀80年代初南冰洋部分地區海面就開始大幅降溫了。甚至助長全球變暖的溫室氣體在幫助南極降溫。
基於此,有人認為全球變暖並沒有想像中那麼研究,很多想像中的後果不過是杞人憂天。
這究竟是怎麼回事?
與全球唱反調
自產生文明開始,人類已經影響地球幾千年了,然而隨著18世紀60年代的工業革命的展開,人類影響地球的能力開始以指數級上升。
尤其是自19世紀30年代以來,人類向大氣排放的二氧化碳量急速飆升,給地球帶來了一系列環境與氣候問題,其中最突出的便是全球變暖。
我們已經經歷過很多次「自有記錄以來最高溫」,最近的一次是2020年4月,歐洲經歷了當月史上最高的氣溫。
根據測算,2019年全年的平均氣溫較20世紀初的數據相比提高了1.1℃,同期海洋的溫度也創下了歷史新高。
但並非地球所有地區都在變暖,根據記錄,在1982年到2011年這29年的時間內,南冰洋,即南極洲部分地球出現了顯著的降溫,其中以臨太平洋地球最為明顯,這一地區表層溫度每10年下降約0.1℃。其他地區雖然降溫較弱,但是降溫幅度也是肉眼可見。
可以觀測到的是,在地球另一端的北極,這29年來冰蓋面積已經大幅減少,但是南極區域海冰缺增加了。NASA的衛星也顯示,在2009年到2015年,在拉森A和拉森B海灣的固定冰也越來越多。
為什麼南極區域會這樣跟氣候變暖唱反調呢?
一個來自蘇黎世聯邦理工學院的研究小組在2020年5月6號在《AGU Advances》發表了一篇研究成果。他們認為,之所以南極海冰會不斷擴張,是因為較強的風將海冰推離了南極大陸。
漂浮的淡水
看了上面的簡短介紹,你可能會有疑問:「為什麼海冰被推離南極大陸就會造成南極降溫海冰擴張呢?難倒海冰被推離後不會融化嗎?」
事實上,這些海冰的確會融化,但正是這融化的海冰造成了南極的降溫。
海冰之所以會成為問題的主因,是因為這些冰塊主要是淡水凍成。不同於海水,淡水含鹽量低,因此密度小,當海冰融化時,這些密度小的淡水會漂浮在密度大的海水之上。
這就跟密度小的油會漂浮在水面上形成油花是一個道理。
漂浮在上層的淡水無法正常地與海水混合在一起,導致溫度較高的海水被困在深層,熱量無法傳導,因而海面的溫度會變得很低,從而在寒冷的時期形成更多的海冰,造成海冰擴張。
氣候變化引發的強風也是海冰擴張的重要推手之一,這些強風將南冰洋的海冰推向北面。
不過這個結論並不能完全解釋為什麼南極區域整體降溫這個問題,而且這個解釋有一個小漏洞,那就是只要大氣溫度足夠高,海冰融化後的冷水可以與大氣層相互作用交換熱量,從大氣中獲取熱量升溫。
因此南極的降溫必然與大氣層有著重要的聯繫。
來自水蒸氣的助攻
在2018年7月11日,一篇發表在《自然合作期刊·氣候與大氣科學》的文章引發了科學界的關注,因為這篇文章認為,溫室氣體正在輔助南極降溫!
回想一下,我們在聽到「溫室氣體」這四個字的時候最先想到的是什麼?沒錯,是「二氧化碳」,上到總臺新聞下到街邊小報,一提溫室氣體無不先說二氧化碳。
不過溫室氣體並不止二氧化碳一種物質,一種很常見且看起來人畜無害的東西也是溫室氣體,正是這種溫室氣體的異常分布,導致了南極的整體降溫。這就是「水蒸氣」。
南極地區一向是一個氣候十分極端的區域,平均海拔也接近了2300米。儘管南極冰雪遍布,但是由於溫度過低,水無法在這裡形成蒸汽或者凝結成雨,因此這裡的空氣異常乾燥。也正是這異常乾燥的氣候導致了一種叫做「負溫室效應」的現象產生。
一般而言,溫室氣體通過吸收地球表面發射的紅外輻射,讓地球輻射太空的熱量變少,使全球溫度升高。儘管這個過程中二氧化碳是最亮眼的崽,但是水蒸氣也是一種強大的溫室氣體。
剛才我們說了,南極因為過於寒冷,空氣中水蒸氣含量極低。大氣中部稀少的水蒸氣會讓整個大陸存在一種「逆溫現象」,即溫度會隨著海拔的升高而下降。
通常我們都認為「高處不勝寒」,但是逆溫效應反其道而行之,海拔越高,溫度越高。一旦這種奇怪的大氣溫度分布形成後,很多事情就開始脫離人們的預測了。
作為逆溫效應的代表,南極洲是世界上唯一一處對流層比平流層更冷的地方,其中對流層就是我們所處的地球大氣最下層,而平流層距地表10-50公裡。
在南極洲,地表氣溫往往比幾百米的地方冷20℃左右。
持續的逆溫會導致高空的溫室氣體轉而向太空排放熱量而非阻止地球排放熱量。
一般來說,二氧化碳會混合得比較均勻,哪怕是在南極,不同層的大氣的二氧化碳並沒有什麼差距,因此二氧化碳仍在「忠實」地履行著「阻止地球排放熱量」的職責。
而水蒸氣不同,南極地表附近的水蒸氣含量稀少,同時平流層中的水蒸氣更少。原本底層溫室氣體吸收的地表輻射會有一部分繼續向上層大氣輻射,由上層大氣負責攔截這些剩餘部分。
然而因為南極中平流層的水蒸氣含量更少,本該被平流層攔截的熱量全部一點不漏地輻射到了太空。仿佛地球的保溫膜在這裡被撕開了一道裂縫。
該報告顯示,這種「負溫室效應」在一年中有9個月都會持續進行。正是這種「負溫室效應」導致了南極大陸的降溫。
不過該團隊也提醒人們,不要指望「負溫室效應」能逆轉全球變暖,因為全球變暖將會促使全球平流層的水蒸氣總量上升。這種「負溫室效應」現象帶來的效果會逐漸降低。
總結
總得來說,南極洲的降溫有著其獨有的局限性,不論是海冰融化導致的低溫擴散,還是逆溫現象產生的「負溫室效應」,無不是一種臨時且無法持久擴散的現象。
而蘇黎世的研究團隊也表示,在2015年以後,南極海冰擴張態勢已經接近停滯甚至開始扭轉。NASA的數據也表示,南極半島的兩座冰川高度也出現了明顯下降。
我們不能指望局部臨時的效應能夠扭轉全球變暖,也不能認為全球變暖是荒謬的,只有全球都降低排放,而非單單要求中國減排,才能真正遏制全球變暖。
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