北極圈氣溫超過30℃是真的嗎?北極熊會否因此滅絕?

丁明虎( 中國氣象科學研究院副研究員)

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多個媒體報導北極圈氣溫>30℃,無論是出於社會責任,還是專業素養,都有必要站出來提供科學上的證據。但是得用資料說話,資料收集和分析都需要時間,姍姍來遲。下面以提綱形式回答幾個關鍵問題:

北極圈氣溫>30℃是不是真的?今夏的北極到底有沒有發燒?

第一個問題答案:是。第二個問題答案:沒有。

出現30℃以上高溫的地方是挪威班納克(Banak),北緯70度,在歐洲大陸的東北角。最早的報導見(參考文獻1)

但是,北極圈是指北緯66.5度以北的地區,總面積大約2100萬平方公里,相當於2.2個中國。其中陸地部分包括格陵蘭、北歐、西伯利亞北部、加拿大北極群島、阿拉斯加等地,總面積略小於中國。這麼大的面積,某個小地方突發熱浪,是正常的。

北極其它地方是否也在發燒?我們首先使用中國黃河站(北緯79度)的資料看一下斯瓦爾巴德群島的天氣。

黃河站2006-2018年7月月平均氣溫、月最高氣溫和最低氣溫的變化
北極2018年氣溫和1958-2002平均氣溫的對比圖

如上圖所示,過去十年來看黃河站7月的最高氣溫存在一個緩慢的升高的趨勢,但是很清楚,今年夏天並不是最暖的。

看完了黃河站的,再看看北極核心區域的吧。圖2是丹麥國家氣象局計算的最新北緯80-90度區域海表面溫度(和氣溫直接相關),很清晰看出,5月份到今天,北極核心區域的海溫/氣溫和過去幾十年平均狀態沒有明顯區別。不過2017-18年冬天可真是熱呀,這是另外一個故事,不展開。

小貼士:上圖中採用的是開爾文溫標,不要把它和攝氏度(℃)、華氏度(℉)搞混了,換算公式為:K=273.15+℃;℉=*1.8+32

綜上,北極觀測到了大於30℃的高溫,但是今年的北極變暖還是延續之前的一個趨勢,並沒有表現出特別顯著的異常偏暖。

全球變暖是不是真的?

全球變暖是毋庸置疑的!在1901至2012年間,全球幾乎每一個角落都有暖化的趨勢,如下圖3。全球變暖已經導致冰雪大面積融化、海平面上升,並改變了極端天氣事件發生的頻率和模態,對人類的生存和發展有著影響的深遠。

1901-2012年期間地球表面氣溫變幅分佈

全球平均表面溫度在1880至2012年間平均升了0.85度。過去的三個年代一個比一個溫暖,21世紀第一個年代是1850年以來最暖。在過去百多年,全球大部分地方都變暖了,而1983至2012年可能是北半球在過去一千四百年來最暖的三十年(如下圖4所示)。

1850-2012年地球表面平均溫度變化

今年夏天,全球是不是真的很熱?

在全球變暖的大背景之下,每個地方的增暖速度是一樣的。圖5顯示的是2016年和2017年冬季12月全球的氣溫和氣溫距平圖。從距平圖可以看出,全球多地2017年冬季相比2016年冬季更加暖和,尤其是歐洲、中北非、美國阿拉斯加和西西伯利亞等地變暖的程度最為顯著。

2016年冬季12月全球的氣溫和氣溫距平均
2017年冬季12月全球的氣溫和氣溫距平均

這種變暖的趨勢從去年冬天延續到了今年夏天,今年入夏以來,高溫熱浪席捲了全球,“高溫”這個詞彙成為了各家媒體報導的常客。

比如瑞典由於高溫山火頻發,森林大火都蔓延到了北極圈。斯德哥爾摩(59.5°N)5月的月平均氣溫16.1℃,比通常年份偏高6℃。當地的氣候學家介紹說這個高溫事件在過去的一百萬年之中只發生了3次(參考文獻3)。

高溫熱浪是指持續多天的35℃以上的高溫天氣。圖6展示了2018年5月以來全球高溫熱浪導致的較大災害事件的情況,可以看到今夏的高溫在全球範圍內已經造成了很多的人員傷亡和財產損失。舉個例子:韓國今年高溫天氣持續至8月上旬,中暑人數遠超往年,死亡人數也刷新2011年監測以來的最高紀錄;僅7月22日至28日期間,溫熱病患者多達1015名,其中15人死亡。7月29日至8月4日,因酷熱到醫院就診的患者共有1099名,12人死亡(參考文獻4)。

2018年5月1日-8月4日全球熱浪事件及其後果
2018年7月高溫引發的加利福尼亞山火

從科學的角度來看,從圖7可以看出,東亞、中東、歐洲、東西伯利亞、北美洲、北非和大洋洲今年7月最高溫度出現了正距平,甚至多地打破了有可靠氣象觀測記錄以來的高溫記錄。說明今年夏天,全球大部分地區真的很熱。

2018年7月全球日最高氣溫距平分佈

具體到我們偉大的祖國,今年7月我國北方特別是東北地區最高溫度距平出現了較強的正異常,你能想像我們東北那旮瘩的同胞們在剛剛過去的7月都經歷了什麼嗎?但這是誰的過錯呢?圖8是副熱帶高壓脊線位置今年以來的變化圖,紅色虛線是多年氣候平均值,黑線代表2018年的情況。

副熱帶高壓是一個深厚的暖性天氣系統,對於東亞天氣有著直接的影響。3、4月之後,西南季風不斷加強,當來自印度洋和南海的暖濕氣流和副高底部的幹冷空氣交綏之後,就會產生降水。隨著季節變換,副高脊線的位置不斷北抬,在進入八月份之後逐漸到達北緯30度。他們共同作用使得我國的雨季也不斷北抬,從華南的前汛期發展到江淮地區的梅雨季。

圖中可以看出今年副高的位置異常的偏北,在7月下旬的時候最北到達了北緯40,遠超氣候平均值。這也就是今年第12號颱風雲雀走出奇葩路徑(圖9),北京潮濕、悶熱,猶如置身江南的一般,東北偏暖的罪魁禍首。

1812號颱風雲雀路徑圖

北極變暖主要發生在冬天 

北極作為全球氣候的放大器,增暖速率是全球平均速率的2倍。北極在3月之前都不會有陽光(因為極夜),但進入2018年以來,流入北極的暖氣團使得北極核心區今年2月的最高氣溫比同期氣候值高了35℃(如上面圖2)。而格陵蘭島在2018年更是已經記錄到了連續61個小時在0℃以上的氣溫值,這個時長幾乎是以往年份的3倍。但為什麼到了夏天,北極並沒有像歐洲、北美、中亞等一樣表現出顯著的異常偏暖呢?

由於受到北大西洋暖流和高空急流的影響,位於北歐北部的北極區域(冷岸群島、格陵蘭海、巴倫支海附近)其增溫速率更高,大約是全球平均速率的3-4倍(參考文獻6)。

全球平均溫度(右側坐標軸,綠線)和北極斯瓦爾巴氣象站的氣溫序列圖(左側坐標軸,黑線)對比(上:全年;中:冬季;下:夏季)

魏婷和丁明虎等利用冷岸群島的Ny-Alesund氣象站的1975-2014年的資料研究發現(如圖10):而北極變暖主要發生在冬季。自1975-2014年以來冬季全球平均溫度在13℃到14℃之間,北極斯瓦爾巴島則從-13℃上升到-8℃左右。夏季全球平均溫度從3.2℃上升到4℃,北極從2.7℃上升到5℃。因此儘管今夏北極並沒有表現出顯著的異常偏暖,但是今年冬天北極很有可能出現異常的偏暖。

今夏北極海冰面積會不會創造新低?

隨著全球變暖,格陵蘭和南極洲的冰蓋品質不斷流失,幾乎全球的冰川都持續萎縮,北極海冰覆蓋範圍呈現出減少的趨勢(如圖11)。北極的格陵蘭島是全球最大的島嶼,由於地處寒冷的北極且海拔高度較高,格陵蘭島絕大部分土地為冰雪所覆蓋。自1992年起,格陵蘭冰蓋品質流失有加速的跡象,平均流失速度從1992至2001年間每年340億噸增加到2002至2011年間每年2150億噸。

南極冰蓋和格陵蘭冰蓋1992-2012年冰量變化

歷史上2012年北極海冰覆蓋範圍最低(如圖12)。在1979至2012年間,北極海冰年平均覆蓋範圍每十年減少約3.5至4.1% (即每十年減少0.45至0.51百萬平方公里),夏季海冰最小覆蓋範圍每十年減少約9.4至13.6% (即每十年0.73至1.07百萬平方公里)。北極夏季海冰在過去三十年的萎縮是過去一千四百五十年來前所未有(並不是說一千四百五十年以前發生過,而是我們還沒有一千四百五十年前的記錄)。

1980和2012年北極海冰夏季最小面積對比

北京師範大學全球院最新監測資料顯示:2018年1月以來,北極海冰面積一直緊貼著2012的極低值,有些時間段更是低於2012年(圖13)。

2018年度北冰洋海冰面積變化

國家海洋局海洋一所的FIO-ESM海冰預報模式結果,9月底北冰洋海冰面積很可能創新低(圖14)。

基於7月30日初始場預測2018年度北冰洋海冰面積變化

海冰面積變少對北極生物有啥影響?

影響是多方面的。因為氣溫的升高和凍土的融化,對植物來說,生長環境相對變好,生產力上升。對應的,大部分植食性動物食物增多,比如馴鹿。但是對生活在海冰上的動物來說,滅頂之災,比如海豹。

北極熊數量減少兩個原因:獵殺和氣候變暖。近十年來,得益於不斷地減少狩獵,對北極冰架的多國聯合保護,和日益完善的科學研究,野外北極熊的數量,已經在慢慢恢復增長中。同時由於氣候變暖,一方面冰上狩獵期和狩獵面積減少;另一方面由於生活在中高緯地帶的灰熊和棕熊會向北入侵,因此對於北極熊來說,生存的危機已經越來越大了。

此外,由於北極快速變暖,海冰面積減少,北極極端氣象事件(比如強風暴)會增多(參考文獻7),嚴重危害了當地的生態環境。同時,也影響了全球特別是北半球地區的天氣,高溫、極寒、暴風雪會越來越頻繁。■

原文:北极圈超30℃是真的吗?北极熊会因此灭绝?淡定!答案来了

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