在過去的幾十年裡,特別是最近幾年,北冰洋被一層海冰覆蓋的面積一直在穩步縮小。但重要的不僅僅是面積——海冰的體積(考慮到其厚度)也至關重要,但傳統上更難以測量。
2010年歐洲空間局發射的CryoSat-2衛星終於使科學家能夠全面瞭解北極海冰的體積,最初五年的資料也帶來了一些驚喜。
在夏季融化季末剩餘的海冰體積,似乎比之前認為的逐年變化更大;資料顯示,在連續幾年下降之後,海冰體積在異常涼爽的2013年夏季之後猛增。
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一項回顧海冰體積資料的新研究的作者(該研究於週一在《自然-地球科學》雜誌上詳細介紹)迅速提醒大家,儘管出現了一年的反彈,但這並不意味著海冰正在恢復,因為總體趨勢仍然是下降的。相反,CryoSat-2提供的視角將幫助他們更好地掌握海冰的未來。
關注體積
北極是地球上變暖最快的地區之一,平均氣溫上升的速度是全球平均水平的兩倍。這種變暖導致海冰融化進入自我強化的迴圈:隨著冰融化,暴露的開闊海面增加,意味著更多的陽光被深色海水吸收,而不是被明亮的白色冰層反射。
自1979年以來,透過能夠觀察冰面積變化的衛星測量,北極夏季海冰的最小範圍以每十年接近14%的穩定速度下降。
然而,這些相同的衛星在測量體積方面卻面臨困難,而體積是一個關鍵的衡量標準,因為厚厚的冰層具有隔熱作用,有助於調節熱量從海洋到大氣層的傳遞。反過來,這會影響到影響天氣的大氣環流模式。
海冰體積也很重要,需要了解其情況,因為了解影響海冰的所有因素可以為海冰預測模型和航運路線提供參考。(儘管與陸地冰不同,海冰融化不會影響海平面上升,因為海冰本身已經排開了海水,就像杯子裡的冰塊一樣。)
CryoSat-2憑藉其軌道和機載雷達,可以測量冰厚度。它透過從海水和冰面反射訊號,然後根據訊號差異計算厚度來實現這一目標。
“這太棒了,”主要作者,倫敦大學學院的博士生蕾切爾·蒂林說。“如果沒有CryoSat,我們將無法做到這一點。”
2010年至2014年間CryoSat-2測量的秋季北極海冰厚度。圖片來源:CPOM
並非恢復
雖然五年資料在海冰趨勢的宏大背景下不算多,但它確實讓蒂林和她的同事們獲得了一些有趣的發現。
雖然從2010年到2012年海冰體積減少了14%,但在相對涼爽的2013年夏季(其狀況更接近20世紀90年代)之後,海冰體積比前一年增加了41%。
科學家們認為,發生的情況是格陵蘭島和加拿大群島周圍傳統上更老、更厚的海冰,在較為涼爽的夏季條件下“並沒有像往常那樣融化那麼多”,“而且就像在整個夏季融化季都保留了下來”,蒂林說。
她和她的同事們從這項發現中得出結論,海冰可能比之前認為的更具韌性,在較為涼爽的融化季過後能夠出現一定程度的反彈。
“我們幾乎讓時間倒退了幾年,”蒂林說。
但是,她強調,這並不意味著海冰正在恢復,“因為它絕非恢復。”她說,一年的體積增加“並沒有逆轉這種長期下降的趨勢”。
由於資料僅涵蓋五年,因此必然限制了可以從中得出的結論。科羅拉多州博爾德市國家冰雪資料中心的海冰研究員朱莉恩·斯特羅夫表示,雖然很高興看到CryoSat-2的資料得以釋出,“但僅憑五年資料就對體積變化下重大結論,而不考慮所有不確定性因素,還是為時過早。”斯特羅夫沒有參與這項新的研究。
蒂林和她的同事們期待著CryoSat-2未來能提供更多資料,該衛星計劃執行到2017年,但目前沒有類似的後續任務計劃。他們希望這項研究能凸顯此類資料的價值,並推動後續任務的開展。
“我們想要更多資料,”蒂林說。