北冰洋冰层消失可能令欧亚地区频遭严寒.PDF

德国波茨坦气候影响研究所发表公告称：  北冰洋冰层消失可能令欧亚地区频遭严寒    德国波茨坦气候影响研究所2010 年 11 月 16 日发表公告称：北冰洋 表面冰层消失可能导致未来欧洲和亚洲北部更频繁出现异常寒冷的冬天。 由于北半球整体升温，北极东部洋面冰层消失导致极地局部地区大气底层 变暖，大气环流出现强烈异常，从而引发北部大陆大规模降温。欧洲严寒 的“罪魁祸首”正是全球气候变暖导致的北极冰盖融化。相关研究成果已于 2010 年11 月5 日在JGR-Atmospheres （《地球物理学研究杂志：大气》）上 发表。 最近几十年来，全球持续升温引起北温带尤其是欧洲频繁出现暖冬， 但是，在全球变暖和北极冰盖消融的同时，局部地区出现了极寒天气。最 近的一次就是2005 年到2006 年北半球北部大陆出现的异常寒冷的冬天。 根据美国环境预报中心和国家大气研究中心再分析数据显示：2006 年1 月， 欧洲和中西伯利亚的月平均地面温度与以往同期相比分别偏低4 ℃和10℃。 有趣的是，欧亚大陆的异常寒冷的天气伴随着的是北极圈超出平均值 14℃ 的极度高温。 通常，冰岛低压和亚速尔高压之间的气压差变化与欧洲大陆的温度异 常有关。但2005~2006 年的冬天很特别，它既不是因为北大西洋涛动（NAO ） 指数异常低（通常与欧洲和西伯利亚温度负距平有关），也不是由厄尔尼 诺现象（曾给欧洲带来极寒天气）引起的。这次严寒天气出现时，研究人 员观测到位于挪威和俄罗斯北部的巴伦支海和喀拉海（B-K 海）洋面冰层 急剧消失。卫星观测显示喀拉海西部地区首次在冬季的几个月内没有冰层， 且B-K 海冰层覆盖率空前的低。 北部大陆寒冬而北极地区暖冬的对比现象不仅仅出现在 2005 年到 2006 年冬天，1984 年12 月、1984 年2 月、1976 年2 月， 以及1966 年 12 月和1969 年12 月也出现了类似的极端气候。这些事件同样伴随着B-K 海洋面冰层的低覆盖和大范围的地面温度异常现象。但那几个月的NAO 、 极地涛动（AO ）和南方涛动（SO ）指数均没有表现出地面温度降低的特 征。这意味着洋面冰层的消融是引发北部大陆极寒天气的重要原因。 还有一种观点认为寒冬的出现和全球变暖与太阳活动的减弱，以及墨 西哥湾暖流的变化有关，但相对于巴伦支海和喀拉海的必威体育精装版发现，这些现 象对寒冬的影响相当弱。 研究人员采用大气环流模型（ECHAM5 ）模拟显示：失去冰层覆盖的 海洋会向空气中散发暖气，引起B-K 海地区大气底层变暖，导致极地海洋 上空反气旋异常，北部大陆出现异常的平流层东风。当冰层从 100%覆盖 率逐渐减少到1%时，严寒天气在欧洲和亚洲北部出现的几率将增加3 倍。 上述现象与北半球气温变化的联系非常紧密，它更可能与北大西洋涛动互 相作用，导致更多的极端气候。 距离如此遥远，洋面冰层的消失造成的影响是人们始料未及的，这与 气候系统中存在的复杂元素相关。该研究的一个重要发现是：B-K 海冰层 作为一个内部参数参与北半球副极地调节，参加极地大气环流不同状态间 突兀的非线性转换。高纬度大气环流与洋面冰层消失之间的响应存在高度 的非线性，当冰层从 100%覆盖率逐渐消失时，异常的气旋环流会向反气 旋环流转变，最后再返回到气旋环流。副极地和极地之间大气环流很可能 出现不同状态间的骤然转变。B-K 海面温暖的空气会向寒冷的高空移动， 影响极地大气循环，使中纬度地区纬向风减弱，从而引发北部大陆地区降 温。 当然，北部高纬度地区冬天整体地面温度的变化主要受NAO 和其他 重要的变率模式控制，如厄尔尼诺- 南方涛动（ENSO ）和大西洋年代际震 荡海表温度变化（Atlantic multidecadal SST changes ）。尤其是大西洋温度 异常现象和平流层环流，以及云的非绝热效应，对冬天异常低温的出现起 着重要的作用。 然而，研究显示，B-K 海冰层覆盖率的改变与控制北部大陆和极地海 洋的大气环流变性的一系列连锁反应有着重要关联。而且，NAO 和北极冰 层之间的关系还不确定，相当多的洋面冰层变化可能与NAO 变率无关。 因此，在ENSO 和NAO 影响较弱的年份，该研究给出的机制对