北極夏季海冰會降到多低?

如果將海冰融化時在其頂部積聚的水池測量資料納入考量,今夏季節性海冰預測可能會得到改進

北極春季海冰融化正在順利進行中,冰層持續收縮,覆蓋面積逐漸減小,直至夏季末達到年度最小範圍。

儘管今年的融化過程時斷時續,但根據美國國家冰雪資料中心(National Snow and Ice Data Center)的最新更新,自三月份達到年度最大值以來,北極冰蓋面積一直低於平均水平。目前尚不清楚早春的冰蓋範圍將對九月份的年度最小值產生何種影響,因為事實證明,模型在預測異常結果方面表現不佳。

然而,一項新的研究表明,如果模型考慮到海冰表面被融池覆蓋的程度,或者說海冰融化時在其頂部積聚的水池的程度,預測可能會得到改進。這些水池會加強融化迴圈,因為其藍色深處會吸收太陽光線,導致升溫和進一步融化,而明亮的白色冰層則會反射光線。


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年度夏季最小值備受關注,部分原因是,儘管它是年度海冰迴圈的正常組成部分,但它已成為全球變暖推動的北極海冰持續減少的尤為鮮明的標誌。北極冰層模式的變化可能會影響海洋和大氣中的環流模式,其影響可能會擴充套件到極地地區以外的遙遠區域。

春季範圍
北極海冰在3月21日達到今年的最大範圍,峰值為570萬平方英里,比1981年至2010年的平均水平低約28.2萬平方英里,此前冰層形成曾出現季節末的激增。該面積是衛星記錄(可追溯到1978年)中的第五低最大值,這體現了北極變暖帶來的冰蓋範圍縮小的趨勢。

冰層生長的後期激增之後,四月初冰層迅速消退,隨後本月晚些時候融化速度減緩。四月份的平均消退速度為每天11700平方英里——大致相當於羅德島州和馬薩諸塞州的總面積——低於1981年至2010年期間每天14800平方英里的平均速度。

根據美國國家冰雪資料中心(NSIDC)的最新資料,四月份的平均冰蓋範圍為546萬平方英里,比平均水平低23.6萬平方英里,但比2007年創下的當月最低記錄高出近30萬平方英里。2014年4月的冰蓋範圍仍然足夠小,也位列有記錄以來的第五低。

但目前的冰層狀況似乎與其夏季末的狀態沒有明顯的聯絡,至少科學家們尚未能夠找出這種聯絡。《地球物理研究快報》(Geophysical Research Letters)雜誌今年早些時候發表的一項研究發現,各種模型已被用於嘗試預測夏季最小值,當最小值符合長期下降趨勢時,結果相當不錯。但當最小值超出這些範圍時,模型就無法預測到這種情況。

該研究表明,冬季末海冰的範圍和厚度似乎都與夏季範圍沒有很好的相關性。美國國家冰雪資料中心的朱莉恩·斯特羅夫(Julienne Stroeve)在四月份告訴氣候中心,這一結果表明北極夏季天氣對於決定冰層會降到多低至關重要。

融池預測
不過,一項於4月20日在《自然·氣候變化》(Nature Climate Change)雜誌上線上發表的新研究可能已經找到了一種改進季節性海冰預測的方法,即納入對融水的考量。

研究人員使用了恰如其分的CICE(“看冰”)模型來模擬融池的演變(因為很難獲得關於融池的良好觀測資料),並查看了五月份(融池首次形成時)的融池面積與夏季冰蓋範圍之間的統計比較。英國雷丁大學(University of Reading in England)的研究作者大衛·施羅德(David Shröder)告訴氣候中心,他們得到了“出乎意料的強相關性”。實際上,它比春季冰層厚度(因為較薄的冰層更容易融化)與夏季最小值之間的相關性更強。
 

施羅德說,鑑於融水吸收太陽輻射(在科學術語中稱為增加冰的反照率)並導致更多融化的明顯潛在反饋,這種強相關性是有道理的。(融池覆蓋率也是春季冰層狀態的一個指標,因為融池在相對平坦的頭年冰(較薄,因為它剛剛形成)上的覆蓋面積可能比在崎嶇不平的老冰(通常較厚)上的覆蓋面積更大。)

斯特羅夫在一封電子郵件中寫道:“因此,當然,更早的融化開始和更早的融池形成有助於增強冰-反照率反饋,從而導致夏季融化更多的冰。”儘管夏季天氣仍然是最終最小範圍的關鍵因素。

施羅德的團隊預測,2013年9月的平均冰蓋範圍為555萬平方公里,結果比氣候科學家做出的其他23項競爭性預測(或者,大概還有一些人為了看誰能選出最小值而進行的非正式預測)更接近觀測到的535萬平方公里的範圍。

施羅德說,他的團隊將在六月初根據五月份的融池形成情況再次對今年夏季的冰蓋範圍進行預測。

但要了解今年夏天冰層融化和最小範圍(以及誰贏得那些預測)會帶來什麼,科學家們和所有人一樣,只能拭目以待。

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本文經氣候中心許可轉載。該文章於 2014 年 5 月 13 日首次發表。

Andrea Thompson is an associate editor covering the environment, energy and earth sciences. She has been covering these issues for 16 years. Prior to joining 大眾科學, she was a senior writer covering climate science at Climate Central and a reporter and editor at Live Science, where she primarily covered earth science and the environment. She has moderated panels, including as part of the United Nations Sustainable Development Media Zone, and appeared in radio and television interviews on major networks. She holds a graduate degree in science, health and environmental reporting from New York University, as well as a B.S. and an M.S. in atmospheric chemistry from the Georgia Institute of Technology. Follow Thompson on Bluesky @andreatweather.bsky.social

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