雖然北極海冰只覆蓋了全球海洋面積的一小部分，但其在地球系統中卻扮演著非常重要的角色。北極海冰不斷融化，會對全球自然生態環境產生一系列蝴蝶效應。
文／李振福 段偉
你能想像沒有冰的北冰洋嗎？美國加利福尼亞大學洛杉磯分校一項發表在英國《自然·氣候變化》雜誌上的研究認為，這樣的場景最早可能在24年後成為現實。受人類活動導致的氣候變化影響，自2044年到2067年之間的某個時間開始，北冰洋每年夏天都可能出現海冰完全消融的情況。
我們為什麼要關注遠在北冰洋的海冰？因為，北極海冰的變化不僅對局地氣候有顯著影響，而且對全球的大氣、海洋系統都有持續影響。更重要的是，極地海冰和氣候變化對中高緯度地區的氣候，特別是我國氣候產生的影響十分顯著。
近30年來，北極氣溫上升速度達到全球平均值的2倍，被稱為「北極放大」現象。在此升溫背景下，2020年極地海冰7月面積降至40年來最小，這一現象不得不引起我們的關注。
溫室氣體與海冰融化
2020年1月，美國國家航空航天局聯合美國國家海洋和大氣局宣布了最新全球氣溫情況，2019年是有記錄以來第二熱的一年，第一熱的年份是2016年。2019年，全球地表平均溫度上升了0.86℃，較工業化前水平高出約1.1℃。世界氣象組織（WMO）今年4月份的報告顯示，過去5年（2015~2019）成為有記錄以來最熱的5年，並且這一趨勢將持續下去。
導致全球變暖的直接原因是溫室氣體造成的溫室效應。如果沒有大氣，地表平均溫度就會下降到-23℃，而實際地表平均溫度為15℃，也就是說溫室效應使地表溫度升高了38℃。
聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第五次評估報告指出，1970年工業革命以來，全球大氣中二氧化碳、甲烷和一氧化二氮等溫室氣體持續增加。溫室氣體的過度排放導致全球氣溫持續上升，大氣中二氧化碳濃度2019年超過415ppm（百萬分之415），較工業革命前增加了約48.2%，其增幅和增速是前所未有的。有專家指出，溫室氣體將進一步提升全球氣溫，2016～2035年全球平均地表溫度將升高0.3℃~0.7℃，2081~2100年將升高0.3℃~4.8℃。
美國國家冰雪數據中心（NSIDC）數據顯示，1979年以來，北極海冰範圍、厚度、密集度均呈現不斷下降趨勢。1979~2019年北極海冰面積減小了31.7%，2012年北極海冰範圍降至342萬平方千米，刷新了北極海冰範圍的最低紀錄，特別是2012年3月至9月海冰融化面積達到1183萬平方千米。2019年北極海冰範圍減小至415萬平方千米，為歷史第二低值。北極海冰融化面積、速度明顯高於預期，未來北極海冰融化範圍將繼續擴大。
蝴蝶效應
北極地區是全球氣候變化響應最敏感的區域，雖然北極海冰只覆蓋了全球海洋面積的一小部分，但其在地球系統中卻扮演著非常重要的角色。北極海冰不斷融化，會對全球自然生態環境產生一系列蝴蝶效應。
首先，海冰融化加劇全球氣候變暖趨勢。北極海冰一直被認為是氣候變化的放大器和指示器。北極海冰與氣候是相互作用的反饋過程，第一，北極海冰覆蓋範圍持續縮減，使地球表面的太陽反射減少，吸收熱量增多，氣候持續變暖，北極海冰融化速度進一步加快；第二，北極海冰對海洋與大氣間熱量交換具有抑制作用，隨著海冰不斷融化，太陽輻射直接進入海水，海水不斷吸收熱量，加劇了海洋和大氣間的熱量交換。
其次，北極海冰融化幹擾生態系統。冰層融化影響北極地區生物的棲息和生存。美國地質勘探局的科學家表示，由於北極海冰融化，北極熊不得不到阿拉斯加北部的陸地上進行繁殖，導致繁殖成功率下降，獵物也相應減少，捕食期越來越短，對北極熊的生存造成影響。此外，北極冰層的融化造成北極狐食物減少、海豹棲息地改變、海鳥養育後代困難、冰藻數量急劇減少等一系列問題，威脅著北極生物的生存。
北極冰層的融化帶來的影響絕不僅僅涉及北極地區生物，還關係到人類生存的環境。冰層的融化改變了北極魚群的生存環境，漁場分布發生變化，將直接影響周邊國家漁業發展。此外，隨著北極冰層減少，海水裡的營養物質含量降低，威脅到以這些營養物質為主要食物來源的海洋魚類和浮遊生物；食物的減少會使一些種群開始萎縮，進而威脅到以魚類為主要食物的食肉動物的生存；食物鏈變得日漸脆弱，最終將影響包含人類在內的整個生態系統。
海冰減少還會帶來海洋酸化和永凍帶汙染物大範圍擴散等重大環境問題，影響海洋生物可利用的光合作用總量，影響大型哺乳動物的生存環境。
第三，北極冰層融化加劇水分循環。冰層是全球淡水的重要來源，儲存著全球70%以上的淡水，是地球上最大的淡水庫。短期內，冰層融化可增加周邊河流水資源的供給，通過水分循環使降水增多，緩解乾旱地區水資源短缺的狀況，改善生態環境，對灌溉農業的發展和缺水地區生物的生存具有積極作用。但從長期來看，冰層融化會造成未來水資源供應不足。
最後，北極海冰融化改變大洋環流。由於北極冰層融化及降雨量增加等因素，大量淡水匯入北大西洋和北太平洋，影響了北極附近的海水濃度。在過去的幾十年裡，流向南部的深層海水鹽度變得越來越低，原因是北極冰層融化形成了大量淡水，通過海水運動匯入北大西洋，改變了這些海域的海水鹽度。
北極附近海域狀況的變化會使氣候信息隨著「大洋傳送帶」輸送到全球各大洋，從而影響全球海洋氣候。如北大西洋淡水的增加會影響墨西哥灣暖流，並對北大西洋暖流造成破壞，正是這些暖流把溫暖的表層水從加勒比海帶到歐洲西北部，使大陸形成溫暖的氣候，而北大西洋暖流一旦被切斷，就會影響到整個海洋環流系統，這樣，北極冰層融化將會通過改變海洋環流的結構和布局而影響全球氣候。
資源和航道價值凸顯
事物的變化往往具有兩面性，北極海冰融化對全球氣候、生態等產生消極影響的同時，也產生了一定的積極影響。
北極地區的資源價值將進一步顯現。北極海域的冰層融化使北冰洋底的石油、天然氣等海洋資源的開採變得可行。北極海域洋底的一半為大陸架，自然地質特徵決定了北極海域擁有豐富的石油、天然氣及礦物質儲量，但是過去北極海域常年冰封，惡劣和艱苦的氣候條件使開發這些海洋資源遙不可及。而氣候變暖使曾經長期被人忽視的海域，在不久的將來可以變成開發利用的「風水寶地」。
北極航線的經濟價值將得以實現。北極航線是指北冰洋上連通太平洋與大西洋的航線，目前包含西北航線和東北航線，前者為繞過加拿大北部的航線，後者為繞過西伯利亞北部的航線。這兩條航線更接近球面上兩點之間的最短連線（大圓航線），是連接太平洋北部與大西洋北部的最短航線。未來，由西北航線和東北航線形成的新「大西洋-太平洋軸心航線」，將成為北美、北歐和東北亞國家之間最近的海上通道，亞、歐和美洲之間的航線將縮短6000~8000公裡。
北極航線通航的重要意義體現在它連接的是世界最為發達的經濟區域。世界經濟發達國家大多集中在北半球的中高緯度地區，北極航線為這些國家的經濟貿易提供了更便捷的通道。北極航線一旦全線開通，必將對世界航運格局產生重大影響。
（李振福系大連海事大學交通運輸工程學院教授、博導，大連海事大學極地海事研究中心主任；段偉系大連海事大學交通運輸工程學院博士研究生）
來源：2020年8月19日出版的《環球》雜誌 第17期
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