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近年來，不同科研團隊對于北極放大效應(yīng)提出諸多不同觀點。例如北極云量和水汽增加導(dǎo)致更多長波輻射反射回海面或冰面；中緯度通過波動和大氣環(huán)流向北極輸送更多熱量和水汽；海洋變暖向極地輸送更多熱量，導(dǎo)致海冰融化；極地臭氧的損耗可能推動了北極氣溫的極端升高等。
當前，全球氣候變暖屢屢引起人們的討論。由于人們焚燒石油、煤炭等化石燃料，砍伐森林并將其焚燒等行為，二氧化碳等大量溫室氣體產(chǎn)生，這些溫室氣體對來自太陽輻射的可見光具有高度透過性，對地球發(fā)射出來的長波輻射具有高度吸收性，能強烈吸收地面輻射中的紅外線，導(dǎo)致地球溫度上升。
而在全球氣候變暖的大背景下，北極的氣溫增速跟全球其他大部分地區(qū)比起來，似乎顯得更加“脫韁”：
近年來，北極地區(qū)頻繁出現(xiàn)高溫異常現(xiàn)象。如2018年7月30日，位于北極圈以內(nèi)250公里的挪威城市巴納克出現(xiàn)了32℃的高溫；2019年7月4日，美國國家氣象局發(fā)布數(shù)據(jù)，顯示阿拉斯加州的安克雷奇國際機場氣溫達到32℃，打破50年的高溫紀錄；2020年6月20日，西伯利亞維爾霍揚斯克監(jiān)測到38℃高溫，創(chuàng)北極地區(qū)新的高溫紀錄。有研究顯示，2015年12月至2016年2月，北極地表溫度較上次最暖紀錄（2011—2012年冬季）高出0.7℃，美國國家海洋和大氣管理局（NOAA）數(shù)據(jù)報告顯示2018年10月到2019年9月北極的平均氣溫再次升高1.9℃。
近期，甚至有氣候科學(xué)團隊報告稱，北極變暖的速度是全球平均速度的4倍。這一說法是否屬實？造成北極增溫高于全球平均速度的原因又是什么？
北極放大效應(yīng)讓北極加速變熱
以往研究表明，幾十年來，北極增溫幅度高達1.2℃/10年，是全球地表氣溫增暖最劇烈的地區(qū)，其增溫幅度是全球平均增溫幅度的2倍以上，這種現(xiàn)象被稱為北極的放大效應(yīng)。
北極在氣候系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的調(diào)制作用。而隨著全球碳排放量增加，全球變暖效應(yīng)顯著，北極海冰急劇消融，海冰密集度、范圍、厚度降低，且具有從多年凍冰向季節(jié)性海冰轉(zhuǎn)換的趨勢，進而引發(fā)一系列氣候變化。
正因如此，北極的放大效應(yīng)備受矚目，世界各國和氣象組織，都對北極氣溫的變化高度關(guān)注。
為什么會有北極放大？近年來，不同科研團隊提出諸多不同觀點。例如北極云量和水汽增加導(dǎo)致更多長波輻射反射回海面或冰面；中緯度通過波動和大氣環(huán)流向北極輸送更多熱量和水汽；海洋變暖向極地輸送更多熱量，導(dǎo)致海冰融化；極地臭氧的損耗可能推動了北極氣溫的極端升高等。
“北極放大的驅(qū)動機制十分復(fù)雜。”甘肅省氣候資源及防災(zāi)減災(zāi)重點實驗室主任、教授王海澄說，已有的研究表明，在局地因素方面，主要受到海冰反照率反饋、云和水汽反饋、大氣溫度的普朗克反饋等影響。而在北極以外的熱輸送方面，包括海洋環(huán)流的向極熱輸送，大西洋和太平洋海溫的調(diào)制等。另外，有人也提出，北極環(huán)北冰洋陸地區(qū)域植被返青期提前、生長季延長以及植被綠度提高等變化，同樣會對北極升溫形成反饋作用。
關(guān)于對北極放大效應(yīng)成因的解釋，中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院冰凍圈科學(xué)國家重點實驗室研究員陳金雷最認可的是“北極內(nèi)部正反饋過程”。
陳金雷說，北極地區(qū)的下墊面主要是海洋、海冰，冰的反照率為30%—70%，水的反照率只有20%—30%，冰比水的反照率大很多。受全球變暖影響，海冰厚度和覆蓋面積減小，導(dǎo)致海洋吸收太陽輻射能增加，海水變暖又進一步加劇海冰的融化。越來越多的開闊海面對大氣也產(chǎn)生了加熱作用。
溫度測定并不簡單
對于北極氣溫增速大于全球平均，科學(xué)家們已經(jīng)達成了共識，但這一結(jié)論是如何產(chǎn)生的？氣溫測定具體以哪里的溫度為準？
對于溫度的測定，全球已建立較為密集的地面氣象觀測站、高空氣象觀測站網(wǎng)等。世界氣象組織《全球觀測系統(tǒng)指南》中規(guī)定，觀測場地所處環(huán)境應(yīng)具有典型的物理、化學(xué)和地理特點。觀測場地也應(yīng)滿足《地面氣象觀測規(guī)范》。“例如，應(yīng)將氣象觀測儀場地選在遠離建筑物和樹木的開放區(qū)域，從建筑物和樹木叢到觀測區(qū)域的距離至少應(yīng)分別為該建筑物或樹木自身高度的10倍和20倍。除岸基觀測以外，觀測點與水體的距離應(yīng)該在100米以上。因此，一個觀測站點應(yīng)該代表的是一個較大范圍內(nèi)的溫度平均值。”王海澄說。
陳金雷分析，在新發(fā)布的報告中，研究人員認為北極變暖速度是其他地區(qū)的4倍，是基于幾個原因。首先是其對北極區(qū)域的界定不同。以往研究中將北緯60度以北作為北極，而此次研究中，研究者認為應(yīng)該嚴格按照北極圈，即北緯66.6度來劃定北極范圍。這樣劃分理論上會使得放大的倍數(shù)增大。
時間跨度較大也是報告得出這一結(jié)論的原因之一。陳金雷認為，用于計算變暖的時間跨度很重要，新的報告選擇了過去30年進行研究，但過去30年是全球變暖最顯著的階段。
“還有一個原因是大家所用的各種資料不統(tǒng)
一。”陳金雷說，要測定氣溫，觀測當然是最準確的，但全球沒有那么密集的觀測網(wǎng)，所以大家一般使用的是再分析資料和遙感資料，不同機構(gòu)發(fā)布的資料種類很多、時空分辨率不同，所以最終結(jié)果也不一致。
“這一結(jié)論尚未在學(xué)界達成共識。”陳金雷認為，北極變暖較之全球平均的速度，目前公認的數(shù)據(jù)是2—3倍，2021年北極理事會北極監(jiān)測與評估工作組（AMAP）的報告中，這一數(shù)據(jù)是3倍。
極地加速變熱影響不容小覷
同樣是極地的南極是否存在南極放大效應(yīng)？
“研究表明，南極地區(qū)也出現(xiàn)了氣溫升高的現(xiàn)象。”王海澄說，但研究認為，南極地表在西南極呈現(xiàn)快速增暖的現(xiàn)象，而東南極在南半球夏、秋季呈現(xiàn)降溫趨勢。有學(xué)者的分析表明，1989—2018年間，南極地區(qū)的地表氣溫上升了1.8℃，是全球其他地區(qū)增溫的3倍。許多研究表明南極溫度變化與熱帶海溫有關(guān)，熱帶地區(qū)西太平洋的海洋溫度變化對南極變暖有很大影響，大氣環(huán)流變化會使更多的溫暖空氣輸送到南極大陸。從這個角度看，南極變暖也有和北極放大效應(yīng)類似的表現(xiàn)。
無論是近日研究團隊認為的北極變暖速度是其他地區(qū)4倍，還是學(xué)界公認的2—3倍，極地變暖都無疑將給地球和人類帶來復(fù)雜、潛在的影響。
陳金雷說，對于北極本地來說，一方面在海冰消融影響下，北極航道有望開通，從而會大大縮減東北亞至歐洲和北美的距離，同時有助于北極本地資源的開發(fā)利用。但是對于當?shù)厣锃h(huán)境，極地加速變暖會造成不利影響，如需要在海冰上繁殖、休息的北極熊將沒有立足之地。
海冰消融還會導(dǎo)致全球海平面上升，這個過程中釋放的淡水通過大洋環(huán)流匯入大西洋，會改變這些海域的鹽度，進一步對天氣氣候、漁業(yè)等帶來影響。北極和鄰近地區(qū)因此易出現(xiàn)極端天氣氣候事件，包括高溫事件以及強降水、暴風雪等其他極端低溫事件。陳金雷舉例，如去年寒流襲擊美國德克薩斯州，2008年我國南方的凍雨等都是北極變暖造成的。
王海澄強調(diào)，研究也表明，近年來冬季極寒天氣頻發(fā)與極地增暖作用有明顯的相關(guān)性。極地溫度的變化還改變了大氣環(huán)流，對沙塵和霧霾的輸送方向產(chǎn)生了重要影響。需要進一步確認的問題還包括極地變暖對海上風暴、夏季酷熱、秋季降水等產(chǎn)生的影響等。
來源：科普時報
