自有记录以来，北极海冰面积一直在减少。过去十年，海冰不仅打破了最低面积的记录，而且还表现出很强的不确定性，对每个月、每周甚至每天的天气模式都极为敏感。尽管如此，科学家们仍然监测、了解和解释其变化和规律——决定海冰趋势的最重要因素仍然是碳排放引起的变暖，而北极的变暖速度是地球的平均速度。三次。

9月16日北极海冰面积达到472万平方公里，为2021年最小值。来源：NASA Earth Observatory/NSIDC

由亚历克·佩蒂和利内特·博伊斯维特撰写
来源对话
吴大可译

九月是北极海冰融化的结束。当北极海冰的融化停止时，北半球的海冰面积达到了当年的最小面积。

对于想直接横渡北冰洋的船长来说，9月往往是最好的时间——尤其是近年来的9月。自1980年代以来，由于人类碳排放量增加，北极夏季海冰面积减少了约一半。

美国宇航局科学家分析了海冰变化的原因和后果。今年9月16日，北极海冰面积达到最小。虽然没有创下历史最低值的新纪录，但对数月的融化过程的研究，从气候变化的角度为海冰面积的减少提供了一些建议。观点。

北极正在升温，比全球升温速度快三倍

根据联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）评估，近年来北极海冰平均面积曾达到1850年以来的最小值，夏末海冰面积为至少1000年以来的最小值. IPCC 得出结论：“最迟到 2050 年，北冰洋将在某个 9 月失去所有海冰。”

北极海冰减少（黑色）记录和五种情景 未来预测。资料来源：NSIDC、埃德霍金斯

当北极明亮的冰面被较暗的海面取代时，反射回太空的太阳辐射会减少，更多的热量会积聚在冰层上。它很快就会消失。北极变暖的速度是整个世界的三倍，这种反照率变化带来的反馈循环只是众多原因之一。

2021年的海冰发生了什么？

今年的最低海冰值是去年冬天预设的。去年，北极经历了异常高压系统和强大的顺时针风，将北极中部最厚的古代海冰吹入阿拉斯加以北的波弗特海。海冰研究人员已经注意到了这一点。

夏季海冰的融化始于五月。 5 月份也有几个气旋进入北极，促进了海冰的漂移，但也将温度保持在较低水平，限制了融化量。

六月的北极主要受低压系统控制。温度比平均值高几度，熔化量和熔化速度明显提高。


卫星监测1979年以来海冰面积变化趋势图（纵轴单位为平方公里）。资料来源：对话，CC-BY-ND

与往年同期相比，7月初的海冰形势非常接近2012年的历史低位，但下半月下降速度明显放缓。从西伯利亚进入北极的气旋带来了逆时针风和海冰漂移。这种冰环流模式通常会减少通过格陵兰岛以东的弗拉姆海峡从北极漂走的海冰量。可能正是这个原因导致格陵兰海夏季海冰量创下历史新低。

这种冰环流模式也增加了西伯利亚附近拉普捷夫海流出的冰量，促使该地区夏季海冰面积创下新低。低压系统还导致北极多云。云可以阻挡太阳辐射并减少海冰的融化，但它们也可以捕获从冰面反射的热量。因此，云对海冰融化的影响可能是复杂和混合的。

8 月份海冰下降速度显着放缓。西伯利亚海岸较温暖，但阿拉斯加北部的温度较低。俄罗斯将北海航线发展成为全球航线的努力遭遇了2008年以来的第一次冰封。好在有破冰船的支持，仍然可以通航。

在这个融化阶段，海冰处于最弱的状态，对一周甚至一天的气候高度敏感。任何轻微的气候变化都可能海冰影响巨大。 2007 年和 2012 年的低海冰记录也是夏末天气异常的结果。 “2012年北极气旋”就是一个非常有趣的案例。

相关争议还在继续，但科学家们普遍认为，某些风暴在相应年份海冰历史低谷的形成过程中并没有起到如此大的作用——在天气和海冰上，事情从未如此简单。

北极海冰面积在 9 月 16 日达到 2021 年的最低值——472 万平方公里，是有记录以来的第 12 低。

2021年北极海冰融化季虽然经历了多次断断续续的起起落落，但对于新的北极条件来说却是非常典型的。与基于长期下行趋势的预测相比，9月份的最低点终于略高。但其他月份和地区都创下了历史新低。

随着九月底的日照时间开始，气温下降，北极海冰将再次开始结冰。当周围海洋的表面温度下降到冰点时，冰层变厚并膨胀，释放出夏季吸收和储存的大量热量。

根据前一年的平均值，预计在不久的将来会形成海冰的区域。资料来源：约书亚史蒂文斯/美国宇航局地球观测站

近年来，重新冻结的时间相对较晚，直到10月甚至11月才开始。夏季海洋获得的热量越多，在海冰再次开始形成之前需要损失的热量就越多。虽然夏季海冰受到更多关注，但实际上秋季海冰更有可能在北极地区出现变暖迹象。

预测海冰，还有很多未知数

对于在北极生活和工作的人来说，了解当地某天或某周的海冰情况更为重要。预测这些局部地区的海冰是一项更具挑战性的任务。

2021 年的变化记录证明海冰是高度动态的——它的运动和融化会响应当天的天气模式。天气预报员对普通人居住地区的天气系统有很好的了解，可利用的观测数据很多，不能轻易做出预测。相比之下，对于几乎没有直接观测数据的北极，天气预报的难度可想而知。

天气时间也可以触发本地反馈循环。例子例如，异常热浪会引发海冰融化，进而导致变暖。风和洋流也会分解海冰并进入海洋，使其更容易融化。

海冰科学家正在努力了解此类过程并改进预测模型。要完成海冰流失的谜题，还需要加上一个关键的部分——冰的厚度。

厚度乘以面积等于体积。与面积一样，自 1980 年代以来，海冰的厚度被认为减少了一半，这意味着今天北极冰的体积只有几十年前的四分之一左右。对于那些希望在北冰洋航行的人来说，了解可能遇到的冰层厚度至关重要。过去，很难从太空监测海冰厚度，但 ICESat-2 等新技术正在提供关键突破。

围绕海冰的未来存在许多不确定性，但夏季无冰的北极似乎离我们并不遥远。好消息是，未来的走向主要由碳排放决定，目前还没有证据表明地球已经过了海冰消失的临界点。这意味着人类在相当程度上仍处于主导地位。