新聞背景
剛剛過去的冷冬讓「北極海冰」這個詞被頻頻提起。北極是全球氣候變化的重要窗口，北極海冰的氣候效應一直是全球氣候變化研究中的重要內容。近些年，有關國家競相開展北極海冰研究，以預測北極生態系統的變化、評估變化趨勢並制定相關對策。而我國研究人員近期也對此做出了獨創性的研究。
北極海冰範圍持續減小
政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第四次評估報告指出：近百年來，全球地表平均溫度升高了0.74℃，陸地的增暖通常高於海洋，特別是上世紀70年代以來尤為明顯；中高緯度地區明顯高於熱帶地區，北極地區的增溫更是全球平均的2倍，這與北極海冰減少對氣溫增幅的放大作用有密切的關係。
今年2月，德國馬克斯·普朗克氣象研究所和德國氣候計算中心推出的最新氣候模型顯示，北極海冰融化速度與二氧化碳排放緊密相關，北極海冰融化速度超出先前預期，如不控制溫室氣體排放，到本世紀中後期人們在夏季將不見海冰蹤影，如果情況繼續惡化，即使在冬季北極海冰也會最終消失。
國家衛星氣象中心專家基於現有衛星觀測資料分析表明，自1979年以來，北極海冰的範圍呈現出持續減小的趨勢。1979年至2011年，北極海冰9月份(北極海冰範圍在一年中最小的月份)的範圍正以每10年12%的速率消融。1997年以來，北極海冰年平均消融速率達到每10年減少60萬平方公裡。其中，9月份的消融速率更是達到了每10年減少130萬平方公裡，是年均消融速率的2倍多。
北極海冰的範圍頻繁出現創紀錄的低值，2007年9月北極海冰範圍為403萬平方公裡，是有衛星觀測記錄以來的最低值，相當於1979年-2010年31年平均值的66%。2011年9月，北極海冰範圍為461萬平方公裡，是有衛星觀測記錄以來的第二低值，造成了當年北極西北和東北兩條航道全線開通。
誘發冬季極端降雪和嚴寒
中國氣象科學研究院研究員武炳義最新研究結果表明，近20年來歐亞大陸北部冬季表面氣溫呈現持續降溫的趨勢，秋季北極海冰的減少以及北冰洋和北大西洋海溫的升高是造成這些地區降溫的主要原因之一。
武炳義研究員指出，「秋季北極海冰異常偏少導致了近年來歐亞大陸冬季冷冬頻繁出現，加劇了東亞地區極端天氣氣候災害的發生，是導致近年來我國冬春季節天氣氣候災害頻繁發生的主要原因之一。」
例如，2005年、2007年、2010年和2011年9月北極海冰範圍極端偏低，後期2005年12月日本發生了極端降雪事件，2008年初我國南方出現歷史上罕見的低溫雨雪冰凍災害，2010年秋冬季我國華北大部、黃淮及江淮北部出現的大範圍乾旱，2012年1-2月我國北方經歷了嚴寒。
而中科院大氣物理研究所研究員劉驥平等人與美國科學家合作完成的研究發現，近幾十年北極海冰減少對冬季降雪有重要影響。對於近年來冬季的異常降雪和寒冷天氣，一些學者認為是由北極濤動或厄爾尼諾造成。但劉驥平等人研究稱，北極濤動和厄爾尼諾不能解釋過去4年出現的持續異常降雪和低溫天氣，北極海冰快速減少是導致近年來冬季極端降雪和嚴寒頻發的重要因素。
此項研究表明，1979年以來，北極秋季海冰減少了29.4%，特別是過去4年是自有衛星觀測以來的4個最小值。同時，過去的4個冬季，東亞、歐洲和北美大部分地區都出現了異常降雪和嚴寒天氣。
結合觀測資料分析和數值模式模擬，劉驥平等人發現：
一方面，夏季北極海冰的大範圍減少以及秋冬季北極海冰的延遲恢復可以引起冬季大氣環流的變化(這種環流變化不同於北極濤動)，從而減弱了北半球中高緯的西風急流，使其振幅增強，即變得更具波浪狀。這種環流變化使得北半球中高緯阻塞形勢出現的頻率增加，進而增加了冷空氣從北極向北半球大陸地區入侵的頻率，造成北半球大陸地區出現低溫異常天氣。
另一方面，夏季北極海冰的大範圍減少以及秋冬季北極海冰的延遲恢復使得北極存在更多的開闊水，從而將大量的局地水汽從海洋傳輸給大氣。同時，北極的變暖也使得大氣可以容納更多的水汽。
上述兩方面結合在一起，導致近年來東亞、歐洲和北美大部分地區冬季的異常降雪和低溫天氣。該研究還指出，如果北極海冰繼續減少，我們很可能會在冬季經歷更多的降雪特別是強降雪和嚴寒天氣。
對全球氣候演變影響至關重要
當前，國際社會對於北極海冰未來演變趨勢存在兩種截然不同的觀點。一種觀點認為，北極海冰減少的趨勢是不可逆轉的，未來夏季將出現無冰的北冰洋。另一種觀點認為北極海冰消融是階段性的，是可以恢復的，短期的海冰減少趨勢是氣候系統自身年代際(或多年代際)的變化造成的。
中國海洋大學教授趙進平稱，北極海冰覆蓋在海洋表面，猶如隔熱毯鋪墊在大氣與海水之間，阻隔了大氣與大洋之間的能量交換。海冰的反照率高達55%－85%，即使在太陽輻射強烈，極晝時期的夏季，熱能還是被海冰反射回去。所以，盛夏季節的北冰洋，依然保持著涼爽。冬季極夜來臨的時候，海冰又阻斷了熱能由海洋向大氣的傳輸，減弱了海水熱量的釋放，使得北冰洋在寒冷的冬季，仍能保持相對溫暖。北冰洋大部分海域被平均約3米厚的冰層所覆蓋。根據洋底沉積物年測定表明，這裡的海冰已經持續了300萬年。
北極海冰通過對太陽輻射的反射和吸收來影響全球氣候。海冰像鏡子一樣，能將大部分的太陽輻射反回太空，向大氣輸送的熱量只有3至4瓦每平方米，而海水由於其熱容量大，能吸收大量的太陽輻射，之後又將熱量傳輸到大氣，可以達到300瓦每平方米，相當於海冰的100倍。
大氣變暖以後氣壓會降低在北極形成一個強大的低壓系統，通過低壓系統的作用能將能量傳遞到全球，這樣對全球氣溫上升起到了「火上澆油」的作用，而全球氣溫上升又加劇了北極海冰的融化，就形成了一個惡性循環。除此之外，北大西洋地區是驅動全球大洋環流的關鍵地區，北極特別是北大西洋地區海冰融化將導致該地區淡水補給增加；該地區海水溫度的上升和海水鹽度的減少，也將對全球海洋環流的運行帶來重大影響。一旦全球海洋環流被破壞，就有可能導致像美國電影《後天》中描繪的全球性氣候災害的發生。
延伸閱讀
挑戰北極自然環境
北極海冰的變化不但影響全球氣候，也直接影響北極的自然環境。國家海洋局第三海洋研究所所長餘興光此前接受採訪時稱，北極海冰面積持續顯著縮小，使北極自然環境保護面臨嚴峻挑戰。
餘興光舉例說，冰藻是許多北極海洋魚類和浮遊生物的主要食物來源，而快速融冰已導致冰藻數量急劇減少。海洋食物網的結構變化，使得北極鱈魚中的一些種群開始萎縮，對北冰洋沿岸一些國家的漁業經濟發展造成了極大影響。
據新加坡《聯合早報》報導，國際科學家小組報告稱，北極海冰面積迅速縮小，使得海象和北極熊的生存空間萎縮，而冰層解凍卻使得進入北極變得較容易，也更易開發，科學家擔心這可能導致北極資源爭奪戰白熱化。