去年秋天，當北極滑入半黑暗狀態時，它似乎進入了暮光之城。在短短幾個月內，發生了各種奇怪的事情。
覆蓋北冰洋的海冰蓋本應開始增長，卻開始縮小。北極的溫度有時會比正常水平高出 20 °C 以上。而當北極熊在哈德遜灣的海岸線上徘徊，等待水面結冰時，它們與人類的衝突數量也創下了紀錄。
這鮮明地表明瞭氣候變化正在以多快的速度重塑遙遠的北方。如果說去年秋天很奇怪，那麼真正讓科學家們擔心的是夏天。研究人員表示，早在 2030 年，北冰洋在一年中最溫暖的月份裡就可能基本上失去所有冰——這種劇烈的轉變將顛覆北極的生態系統，並擾亂許多北部社群。
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變化也會蔓延到該地區之外。北冰洋的藍色面積日益擴大可能會加劇全球變暖的趨勢，甚至擾亂全球的天氣模式。倫敦大學學院的海冰研究員朱莉恩·斯特羅夫說：“這不僅僅是北極熊或海豹的問題，我們所有人都是依賴冰的物種。”
隨著無冰北極夏季的臨近，科學家們正在努力瞭解北方的居民將如何生活，哪些動物面臨最大的風險，以及各國是否可以透過保護小型冰雪避難所來拯救它們。
但當一些研究人員進一步展望未來時，他們看到了保留希望的理由。紐約市巴納德學院的海冰研究員斯蒂芬妮·菲爾曼說，如果社會能夠設法扭轉溫室氣體濃度飆升的局面——正如一些人認為最終會發生的那樣——那麼使得北極海冰容易迅速融化的物理原理也可能允許它重新生長。
她和其他科學家表示，現在是時候超越北極的衰落，開始思考如何恢復海冰了。這引發了有關夏季冰雪可能以多快的速度迴歸，以及它能否以足夠快的速度重新生長以拯救北極物種的爭議性問題。各國甚至可以透過地球工程快速冷卻氣候，以扭轉北方最劇烈的變化嗎？
菲爾曼和她的同事去年發表了一篇論文，旨在啟動關於各國如何為冰雪再生進行規劃以及他們是否會歡迎冰雪再生的更廣泛對話。科學家們說，只有考慮到遙遠未來的所有可能性，世界才能始終領先於不斷變化的北極。“我們已經承諾了下一代的北極，”菲爾曼說。“接下來會發生什麼？”
藍色時期
菲爾曼記得她第一次意識到北極解體速度有多快。那是 2007 年 9 月，她正準備發表演講。她上網下載最新的海冰地圖，發現了一些令人不安的事情：北極冰的範圍已經縮小到超過了歷史最低記錄，而且還在繼續下降。“哦，不！它正在發生，”她想。
雖然菲爾曼和其他人知道北極海冰正在縮小，但他們沒想到會在 21 世紀中期之前看到如此極端的冰雪損失。“這是一個警鐘，表明我們基本上已經沒有時間了，”她說。
從理論上講，世界仍然有可能阻止夏季海冰的完全消失。全球氣候模型表明，如果各國履行其對新批准的《巴黎氣候協議》的承諾（該協議將全球變暖限制在工業化前溫度以上 2 °C），那麼大約 300 萬平方公里——大約是近幾十年來夏季最低覆蓋範圍的一半——可能會存活下來。
但海冰研究人員並不指望這一點。模型過去一直低估冰雪損失，這讓科學家們擔心未來幾十年的下降速度將超過預測。而且，考慮到各國迄今為止為應對氣候變化所做出的有限承諾，許多研究人員懷疑世界將超過 2 °C 的目標，這幾乎保證了夏季無冰（預計冬季冰雪將持續更長時間）。
美國國家海洋和大氣管理局駐華盛頓州西雅圖的海洋學家詹姆斯·奧弗蘭說，在最好的情況下，由於高緯度地區會加劇變暖的過程，北極的溫度將上升 4–5 °C。“我們真的不知道這會造成多大的破壞。”
北極的 400 萬居民——包括 40 萬土著人民——將感受到冰雪流失的最直接影響。根據華盛頓特區布魯金斯學會 2013 年的一份報告，隨著永久凍土融化和海岸線在沒有海冰緩衝的情況下免受強烈風暴的影響而崩塌，許多沿海社群（如阿拉斯加的許多社群）將被迫搬遷。格陵蘭島的居民將發現很難在海冰上旅行，而西伯利亞的馴鹿牧民可能難以餵養他們的動物。與此同時，隨著開放水域允許更容易地進入漁場、石油和天然氣礦藏以及其他收入來源，新的經濟機會將會出現。
居住在中緯度地區的人們也可能無法倖免。新興的研究表明，北極的開放水域可能有助於加劇天氣事件，例如最近幾個冬天美國、歐洲和亞洲的寒潮。
事實上，其影響可能會波及全球。這是因為海冰透過反射陽光並阻止北冰洋吸收熱量來幫助地球降溫。反過來，保持當地的空氣和水溫較低會限制格陵蘭冰蓋和永久凍土的融化。隨著夏季冰雪的消失，格陵蘭的冰川可能會更多地導致海平面上升，而永久凍土可能會釋放其儲存的甲烷等溫室氣體。這就是北極冰的巨大影響力。
馬薩諸塞州劍橋市憂思科學家聯盟的氣候科學主管布倫達·埃克伍澤爾說：“這確實是全球氣候的尾巴在搖狗。”
但北極生態系統將受到最大的打擊。例如，2007 年，阿拉斯加的生物學家注意到一些奇怪的事情：大量海象爬上了楚科奇海的海岸。從上方看，它看起來像伍德斯托克音樂節——有象牙——成千上萬的胖乎乎的鰭足動物擠滿了無冰的海岸線。
通常情況下，海象會在淺海海底覓食時棲息在海冰之上。但那一年，以及此後的幾乎每一年，海冰的退縮使得在夏末這樣做變得不可能。太平洋海象已經適應了在陸地上休息，但美國魚類和野生動物管理局的科學家擔心它們的數量將繼續下降。在這裡和整個地區，北極融化的影響將波及整個生態系統。
在海洋中，在開放水域中繁茂的光合浮游植物將取代在冰上生長的藻類。一些模型表明，到 2100 年，季節性無冰北極的生物生產力可能會增加多達 70%，這可能會進一步增加北極漁業的收入。（為了防止海鮮搶購潮，五個北極國家已同意暫時避免在國際水域進行不受管制的捕撈。）太平洋海洋環境實驗室的北極哺乳動物專家蘇·摩爾說，許多鯨魚似乎已經從豐富的食物中受益。
但不斷變化的北極將對那些生命週期與海冰密切相關的物種構成挑戰，例如海象和北極海豹，以及在陸地上沒有太多食物的北極熊。研究表明，如果北極大部分地區的無冰季節過長，許多動物將會餓死。加拿大埃德蒙頓阿爾伯塔大學的生物學家安德魯·德羅舍說：“基本上，你可以忽略大多數南部種群。”這些發現促使美國魚類和野生動物管理局在 2008 年將北極熊列為受威脅物種。
最後的冰
依賴冰的生態系統可能在格陵蘭和加拿大的崎嶇北部海岸存活的時間最長，模型表明，在北極其他地區開放後，那裡將保留約 50 萬平方公里的夏季海冰。風的模式導致冰在那裡堆積，而冰的厚度——以及高緯度——有助於防止它融化。紐約州帕利塞德斯哥倫比亞大學拉蒙特-多爾蒂地球觀測站的海洋學家羅伯特·牛頓說：“西伯利亞海岸線是冰的工廠，而加拿大北極群島是冰的墳場。”
世界自然基金會等組織已提議將這個“最後冰區”作為世界遺產地進行保護，希望它能夠成為許多北極物種的救生圈。去年 12 月，加拿大宣佈至少會考慮將該地區劃為保護區，土著群體也表示有興趣幫助管理該地區。（在離任之前，時任美國總統巴拉克·奧巴馬與加拿大總理賈斯汀·特魯多一道承諾，到 2020 年保護兩國 17% 的北極陸地和 10% 的海洋區域。）
但最後的冰區作為北極的諾亞方舟也存在侷限性。一些物種並不生活在該區域，而生活在那裡的物種數量也很少。據德羅謝爾估計，如今最後的冰區中僅有不到 2000 頭北極熊，這只是北極總數約 25000 頭的冰山一角。未來那裡能容納多少熊，取決於生態系統如何隨著氣候變暖而演變。
該區域可能比全球氣候模型所顯示的更為脆弱。加拿大蒙特利爾麥吉爾大學的冰研究員布魯諾·特倫布萊和加拿大魁北克的獨立氣候顧問大衛·胡阿德，利用高解析度海冰和海洋模型研究了這個避難所的命運，該模型更好地呈現了加拿大群島各島嶼之間的狹窄通道。
在世界自然基金會委託撰寫的一份報告中，他們發現冰實際上可能會在島嶼之間偷偷溜走，並向南流動到緯度較低的地區融化。根據該模型，特倫布萊說，“即使是最後的冰區，也會被更有效地衝刷出去”。
如果北極的未來看起來很糟糕，那麼還有一個樂觀的來源：只要地球再次降溫，夏季海冰就會恢復。“這不是一個不可逆轉的過程，”斯特羅夫說。“即使全部消失了，你也可以讓它恢復。”
與陸基冰蓋不同，陸基冰蓋的消長需要數千年，並且滯後於氣候變化，海冰只要夏季氣溫足夠低就會重新生長。但是，確定海冰恢復的確切閾值很棘手，德國漢堡馬克斯·普朗克氣象研究所的海冰研究員德克·諾茨說。根據模型預測，研究人員認為該閾值徘徊在百萬分之 450 (ppm) 左右，比今天高約 50 ppm。但是，溫室氣體濃度並非影響冰層再生的唯一因素；這還取決於該地區夏季無冰的時間長短，這決定了北冰洋中能積聚多少熱量。
諾茨和他的同事利用全球氣候模型研究了溫室氣體和海洋溫度之間的相互作用。他們將二氧化碳濃度從工業化前的 280 ppm 增加到 1100 ppm，略高於如果不對溫室氣體排放採取重大行動，到 2100 年預計的 1000 ppm。然後，他們將二氧化碳濃度保持在該水平數千年。
這導致冬季和夏季海冰都消失殆盡，並使海洋變暖。然後，研究人員將二氧化碳濃度降低到夏季冰層本應恢復的水平，但直到海洋有機會冷卻下來後才重新生長，這花費了數個世紀的時間。
相比之下，如果北極在溫室氣體下降之前經歷了相對較短的無冰夏季，那麼模型表明冰層會更快地重新生長。根據牛頓、普菲爾曼及其同事的說法，假設各國採取非常積極的措施來降低二氧化碳水平，理論上這可能會在本世紀末開始發生。因此，諾茨說，即使社會無法阻止未來幾十年夏季海冰的消失，採取行動控制二氧化碳濃度仍然可以使以後的冰蓋再生更容易。
全球降溫
考慮到利害關係，一些研究人員提出了全球範圍的地球工程，以冷卻地球，並以此來保護或恢復冰層。其他人則認為，有可能只冷卻北部，例如透過用淺色漂浮顆粒人為地增白北冰洋，以反射陽光。今年的一項研究建議安裝風力驅動的泵，在冬季將水帶到地表，使其凍結，從而形成更厚的冰層。
但是，許多研究人員對採用地球工程猶豫不決。而且大多數人都認為，考慮到地球的迴圈系統只會將更多的熱量帶到北方以進行補償，區域性的努力將需要巨大的努力並且收效有限。普菲爾曼說：“這有點像逆著傳送帶走一樣。”她和其他人一致認為，管理溫室氣體和當地汙染物（如航運產生的黑碳）是唯一長期的解決方案。
回到一個擁有夏季海冰的世界可能會帶來很大的好處，例如恢復北極向全球提供的一些氣候服務並穩定天氣模式。普菲爾曼說，在該地區本身，恢復白色的北極可以為北極熊和其他依賴冰的物種提供緩解。這些生物可能能夠在相對較短的無冰時期中倖存下來，它們可以在最後的冰區或其他為保護生物多樣性而預留的地方躲藏起來。當冰層恢復後，它們可以再次擴散，重新在北極繁殖。
在過去的氣候變化中，這種情況幾乎肯定發生過。例如，研究人員認為，北極在 13 萬年前的最後一次間冰期可能經歷過幾乎無冰的夏季。
但是，有一件事是肯定的：無論是在政治上還是在技術上，回到一個擁有北極夏季海冰的世界都不會那麼簡單。並非所有人都會接受回到冰雪覆蓋的北極，特別是如果它已經呈現藍色好幾代人的時間了。公司和國家已經在關注經濟發展亟需的地區中石油和天然氣勘探、採礦、航運、旅遊和漁業的機會。普菲爾曼說：“在許多社群，人們的意見存在分歧。”
一些研究人員還表示，重新生長海冰的想法似乎是一廂情願，因為它需要各國付出超出巴黎協議所要求的努力。將升溫限制在 2 °C 可能需要將大片土地轉變為森林，並使用仍在發展中的技術從空氣中吸收數十億噸二氧化碳。降低溫室氣體濃度到足以使冰再生，將需要付出更多努力。
德羅謝爾說，如果夏季海冰真的能恢復，也很難知道一個改造後的北極會如何運作。“將會有一個生態系統。它會正常運作。只是可能看起來不像我們現在所擁有的那樣。”
本文經許可轉載，並於 2017 年 2 月 8 日首次發表。