南极海冰连续三年创新低，还能逆转吗

作者：王方    来源：中国科学报

环绕南极洲的海冰连续第三年接近历史最低水平，这引发了人们的担忧，即在气候变化的推动下，海冰正在经历一种永久性的“稳态转换”。这将给冰架、南极生态系统和全球气候带来令人担忧的后果。

研究人员表示，目前尚不清楚这种转变是否已经发生，但我们可能会在几个月内看到更多证据。

南极海冰。图片来源：Photodynamic/Shutterstock

南极海冰长期以来一直与人们的预期背道而驰。即使北极海冰减少，2015年海冰覆盖面积也增加了，预测其下降的建模者感到困惑。然后，第二年海冰覆盖面积大幅下降至平均水平以下，直到2017年初达到创纪录的低点。随着冰层在2022年、2023年初相继再创新低，让这开始看起来像是一种趋势。

澳大利亚塔斯马尼亚大学的Edward Doddridge说，当去年年中南极冬季的冰层没有恢复时，研究人员感到震惊，因为它远远低于平均水平，以至于“我们的统计模型再也不起作用了”。

根据美国国家冰雪数据中心的数据，2024年，海冰覆盖率再次缩小到接近历史最低水平，2月20日的最小面积仅为199万平方公里，这是有记录以来的第二低数字。

Dodridge说：“现在，所有的目光都集中在冬季海冰上。如果2024年像去年一样，将有大量证据表明南极海冰已经发生了变化，可能是不可逆转的。”

不过，美国伍兹霍尔海洋研究所的Catherine Walker表示，海冰持续减少是否代表了气候变化带来的永久性变化，目前尚不清楚。“这是一种趋势，还是一个短暂现象，还是‘稳态转换’？”

不确定性的一个缘由是南极海冰覆盖的短卫星记录，该记录仅可追溯到1979年。这种有限的观测使人们很难知道，目前海冰的波动在多大程度上是南极自然变化的一部分或对气候变化的反应。英国南极调查局的Caroline Holmes认为，海冰变化的幅度表明这是二者的结合。

研究人员尚不确定大气和海洋是如何推动海冰变化的，而这是理解为何会发生这些变化的重要部分。Walker说，极端的温度和风向的变化确实导致去年冬天观测到的冰层低得惊人。但Dodridge和同事最近的一项研究发现，大气中的这些变化不足以解释过去10年海冰的变化。

美国斯坦福大学的Zachary Kaufman说，海洋温度和盐度的变化也会引起海冰覆盖的变化，但评估这些因素复杂的相互作用是一个“兔子洞”，目前的模型无法解决。此外，还有其他难以建模的因素需要考虑，比如通常固定海冰的大型冰山的快速融化。

低水平的海冰覆盖也可能引发了变暖反馈，因为开放水域吸收了通常会被冰反射的辐射。Dodridge在2月于路易斯安那州举行的美国地球物理联合会海洋科学会议上发表的研究结果显示，这种热量“记忆”可能在南大洋持续长达3年，每年都会加剧热量。可能发生“稳态转换”是这次会议的一个关键话题。

如果冰层永久转变，其后果可能对南极洲和全球气候产生重大影响。Holmes说，在当地，海冰是南极生态系统的重要组成部分。例如，被称为冰间湖的海冰开口提供了营养丰富的区域，支撑着从浮游生物到企鹅再到捕食者的整个食物网。

海冰减少还意味着从南极冰盖边缘延伸到大海的冰架更多地暴露在海浪中，致使额外的破裂和融化，随后海平面上升。Holmes说：“如果你用波浪拍打它，一些东西更容易受到影响。”

海冰减少甚至会改变从南极洲到全球海洋的冷水流，从而对全球气候产生连锁反应。海冰通过产生在南极洲附近下沉的高密水，以及它从大陆融化时增加的淡水，帮助推动了这种循环。Walker说：“减缓或切断这种循环可能会对各地的气候产生巨大影响。”