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研究人员展望如何拯救物种乃至恢复海冰
发布时间:2017-3-30  来源:中国科学报  【字体大小:

      那时将会有一个生态系统,它会运行,但它可能不像我们目前的这个北极生态系统。

  去年,随着北极进入一半时间没有日光的秋季,它似乎进入了暮光地带。在几个月内,各种各样奇怪的事情都发生了。

  覆盖北冰洋的海冰冰盖原本应该增长却消退了,北极点的温度比通常情况下增高了20℃,徘徊在哈德逊湾海滨的北极熊在等待海水结冰时遇到的人比以往都多……

  这是气候变化正在迅速重塑遥远北方的现实写照。如果去年秋季有些奇怪,那么那里的夏季就更让科学家担心了。研究人员表示,最早在2030年,北冰洋可能会在一年中最热的月份基本失去所有冻冰,这一颠覆性的变化将结束北极生态系统,扰乱许许多多的北极社区。

  变化还会超越这一地区。越来越多的蓝色北冰洋将会呈现扩大变暖的趋势,甚至扰乱全球天气模式。“我们不只是在谈论北极熊或海豹。”英国伦敦大学学院海冰研究专家Julienne Stroeve说,“我们全都是与冰有关系的物种。”

  蓝色时期

  在理论上,阻止全球夏季海冰完全消失仍有一线希望。全球气候模型显示,如果各国完成新达成的巴黎气候协定中的贡献要求,将全球温度升高控制在工业化前2℃的范围内,那么约有300万平方公里(大约相当于最近数十年来夏季最低覆盖率的一半)的海冰可以被挽救下来。

  但海冰研究人员并不指望这一点。气候模型一贯低估了过去消失的海冰,让科学家担心未来几十年的海冰消退会超过预期。华盛顿州西雅图市美国国家海洋与大气管理局海洋学家James Overland说,由于高危地区温度升高加快,在最好的情况下,北极气温将会升高4℃~5℃。“这会带来多大的破坏性,我们的确没有任何线索。”他说。

  北极的400万居民,包括40万原住民在内,将会感受到冻冰融化的最直接影响。根据华盛顿特区布鲁金斯学会2013年的一项报道,由于永久冻冰融化和海岸线崩溃,没有足够海冰缓冲猛烈的暴风雪,整个海滨社区,如阿拉斯加的很多社区将会被迫迁徙。格陵兰岛的居民将很难在海冰上行走,西伯利亚的驯鹿将难以抚育后代。同时,由于更广阔的水面提供了更多通往渔业基地、油气储藏点和其他收入来源的通道,新的经济机遇也将随之而来。

  实际上,其影响可达全球。这是因为海冰会通过反射阳光让地球变冷,阻止北冰洋吸收热量。保持当地空气和水温更低反过来会限制格陵兰冰盖和冻冰融化。随着夏季海冰消失,格陵兰的冰川将会让全球海平面变得更高,永久冻冰还会释放出其温室气体储存,如甲烷。这都是北极海冰的广泛影响。

  “这正是气候变化‘尾巴甩动’的影响范围。”马萨诸塞州忧思科学家联盟气候科学主任Brenda Ekwurzel说。但极地生态系统将会迎来最大的打击。在海洋中,在开阔水域生长的光合作用浮游植物将会代替冰上生长的藻类。一些模型显示,北极一个无冰季的生物产量到2100年将会增长70%以上,这将会进一步提升北极渔业收入。很多鲸类已经受益于此。然而,变化的北极也将给那些生命周期与海冰息息相关的物种带来挑战,如海象、北极海豹以及北极熊,它们在陆地上吃的东西很少。研究表明,如果北极无冰期过长,那么很多物种将会处于饥饿中。

  最后的冰区

  依赖冰的生态系统可能沿着格陵兰岛和加拿大的崎岖的北部海岸线存在最长时间。模型显示,在北极其他地方冻冰融化之后,那里约50万平方公里的夏季海冰仍会存在。风场类型导致冰堆积在那里,那里冰的厚度以及高纬度将阻止其完全融化。“西伯利亚海岸线是冰工厂,加拿大北极群岛是冰的墓地。”纽约市哥伦比亚大学拉蒙特—多尔蒂地球观测站海洋学家Robert Newton说。

  野生动物慈善机构世界自然基金会(WWF)等团体曾提议将这一“最后的冰区”作为世界遗产进行保护,以期使它成为很多北极物种的救生地。但这一最后的冰区作为北极的“诺亚方舟”也有限制。一些物种并不生活在该地区,且生活在那里的物种也仅有极少数量。加拿大阿尔伯塔大学生物学家Andrew Derocher推测,今天生活在最后冰区的北极熊不超过2000只,在整个北极约2.5万只北极熊中仅占一小部分。未来那里能生活多少只北极熊将取决于当地的生态系统如何随着气候变暖而进化。

  这一地区可能会比全球气候模型揭示的更加脆弱。蒙特利尔麦吉尔大学海冰研究专家Bruno Tremblay和魁北克独立气候咨询专家David Huard用能更好地代表加拿大北极群岛之间狭窄海峡的高分辨率海冰和海洋模型研究了未来北极避难所的命运。

  在由WWF委托的一份报告中,他们发现那里的海冰实际上可能会偷偷地消失在岛上,然后飘向南边的纬度并最终融化。根据模型,Tremblay说,“即便是最后的冰区也会更快地被冲掉”。

  与此相对,根据Newton、纽约巴纳德学院海冰专家Stephanie Pfirman及其同事的研究,如果在温室气体下降之前,北极经历的无冰夏季时间相对较短,那么模型显示冰依然可以很快重新生长。如果各国采取严格步骤减少二氧化碳排放水平,那么在理论上它会从本世纪末开始恢复。德国马普学会气象研究所海冰专家Dirk Notz表示,即便社会不能在未来数十年预先阻止夏季海冰流失,那么采取措施让二氧化碳浓度处于控制之中仍然会让海冰覆盖更容易恢复。

  全球冷却

  考虑到其中的风险,一些研究人员提议建设全球层面的地质工程项目,通过扩展、保护或恢复冻冰冷却地球。其他人则认为让北极保持寒冷是可能的,例如通过浅色浮动粒子的人工方式使北冰洋变白以反射日光。今年发表的一项研究建议装载风驱动泵,在冬季把水带到表面,使其形成更厚的冰。

  但很多研究人员对接受地质工程比较犹豫。他们中大多数人认为,考虑到地球的循环系统会把更多热量带到北极进行补偿,区域性的努力将会耗费九牛二虎之力却仅能带来有限的收益。“它就像是逆着输送机输送的方向前进。”Pfirman说。她和很多人认为,管理温室气体以及来自航运领域的炭黑污染是唯一长期的解决之道。

  一些研究人员还认为,重新恢复海冰只是美好的愿望,因为它需要的不只是各国实现巴黎协定的通力合作。将全球气温升高控制在2℃以内将包括让大量耕地退还为森林,还有利用技术将数十亿吨二氧化碳从空气中抽离,而把温室气体浓度降到一定水平使冻冰重新恢复需要做的可能更多。

  Derocher说,即便夏季海冰能够回归,也很难知道重新制造的北极将如何运行。“那时将会有一个生态系统,它会运行,但它可能不像我们目前的这个北极生态系统。”(晋楠编译)

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