南极海冰大消融，始于一个冰窟窿

　　南极海冰自2015年之后开始出现历史性消融。一项新研究找到真凶：一场风暴在冰上撕了个洞，启动了海冰消融连锁反应。

　　作者 | 段岁寒 茨城大学地球物理学博士

　　《非诚勿扰2》里有个著名段子：在一次慈善竞拍中，礼仪小姐称，因为气候变暖，北极冰川正在融化，一想到企鹅宝宝就要失去它们的家园，她的心都要碎了。孙红雷饰演的富豪掷重金拿下了拍品，却“很坏地”告诉她，北极一时半会儿融化不了，就是融化了企鹅宝宝也会没事，因为它们住在南极。

　　虽然是个老梗，不过就在2015年之后，《非2》上映不到5年，南极冰迎来了历史性大消融，短短两年就失去了120万平方公里的海冰面积，相当于两个法国。同样令人意外的是，企鹅宝宝不仅没事，还活得更加兴旺了。这是怎么回事呢？最近，两项新研究分别揭示了原因。

　　南极冰盖和海冰

　　如果问全球的冰都集中在哪里，大部分人都知道在两极。但南极、北极区别大了。很难想象，北极的总冰量只是南极一个零头。据统计，南极洲冰盖的冰量占到全球总冰量的90%，另外9%在北极的格陵兰岛，余下1%才是其他。

　　但是仅看结冰面积，南北极不可能相差这么大。我们的直觉是对的。冰量差别主要来自冰的厚度。南极冰下有大面积大陆“打底”，周边海冰依附于大陆向海洋延伸，冰盖是大头。而北极冰下方大多是冻结后的一片汪洋，海冰占据了绝大面积。

　　冰盖专指连续覆盖了5万公里以上的陆地冰川（也称“大陆冰川”），相比海冰，厚度要大好几个数量级。

　　目前全球冰盖仅分布在南极洲，以及北极的格陵兰岛上。前者冰面积约为后者8倍。南极冰盖大约在500万年前就发育到了如今的规模。它覆盖在南极洲大陆上方，近似圆形，直径接近5000公里，面积达到1400万平方公里。沿着它的边缘分布着陆缘冰，面积约150万平方公里。格陵兰冰盖则覆盖在碟状盆地上，总面积约180万平方公里。

　　南极冰盖示意图：灰色代表陆地，上方即为冰盖。红色表示夏季海冰最小值，红色+白色表示冬季海冰最大值（1981-2010平均）|作者供图

　　大部分南极冰盖的厚度在2500米以上，最厚处达到4500米。格陵兰冰盖最厚处达3400米。这样广阔的面积，加上超级厚度，冰量是个天文数字。

　　而海冰直接在海上形成，厚度通常小于3米。因为海冰夏天消融，冬天扩张，面积不定，科学家们给出了一个平均值。据测算，北极海冰和南极海冰年均面积分别约为1000万平方公里和1200万平方公里。在各自的寒冷季节，北极海冰可以扩张到1600万平方公里，南极海冰则动辄超过2000万平方公里（相当于两个以上中国陆地面积）。

　　由于海冰厚度较小，两极海冰的冰量并未像面积那样惊人。所有海冰加在一起，不过地球总含冰量的0.1%左右。冰盖才是地球贮冰的绝对主力。

　　全球冰量构成图。南极冰盖是绝对主力。 | 编辑制图

　　冰穴带来南极海冰创纪录消融

　　不论是海冰还是冰盖，两极的这些大冰块总是牵动众人神经，因为可能些微变化就会影响全球气候和生态。

　　近年来，我们经常听到人们对于冰川融化、海平面上升的担忧。不同于漂浮的海冰，融化后在水面下所占体积几乎相等、对海平面影响不大，冰盖如果融化了，这些处于陆地上的冰冻水体就会流向海洋，使得其水量增加，水平面随之上升。

　　有人做了一个计算，如果南极冰盖彻底融化，地球海平面将上升60米，人类即面临天劫一般的灾难。但实际上，这有些多虑了。因为南极本身气候寒冷，数千米的冰盖高度和广大的反射面积又加剧了热量的流失，南极冰盖本身受到地球变暖的影响其实尚小。

　　不过，它周围的陆缘冰和海冰受到地球变暖趋势的影响，则几乎是板上钉钉的事实。

　　最近几十年，随着全球变暖持续，北极海冰早就呈现逐年减少的倾向，而南极海冰则呈现强烈波动，甚至直到2015年之前，南极海冰面积都在逐步增长。

　　消融中的北极海冰。| NASA

　　但这一切在2015年发生了变化。2016年到2017年间，南极海冰面积经历了历史性的下跌，短短两年间就损失了120万平方公里，相当于两个法国面积。这引起科学家们的高度紧张。难道全球变暖加速了？

　　直至最近，一项新研究终于揭开了谜底：从2015年9月开始，一次强烈风暴引发的冰穴，触发了南极海冰的连锁消融。

　　那是威德尔海海域的一次风暴，风暴带来的温暖气流让多处海冰发生裂缝、崩解和消融。随后，在11月，南极的盛夏时节，那年的夏日格外炽烈，南极平均温度比往年高出3度，一个不速之客悄然造访：南极海冰的核心区域出现了一个冰穴。

　　冰穴是海冰中的无冰区域，之前40年中从未出现。失去了冰层的深色水面顿时暴露在外，像一只“死亡之眼”一样贪婪地吸收着阳光。这进一步加速了冰层的融解。从而又暴露了更大的水面。连环的相互加强作用，让海冰消亡逐渐失控。

　　同年12月以及次年（2016年），同样的事件又在其他区域连续上演。南极过去几十年一直保持的海冰增长态势被迅速打断，并一去不复返。

　　南极海冰中出现的冰穴。 | NASA（2017年9月25日）

　　科学家们也由此勾勒出了极地海冰消融的潜在路线：暖风暴和炎热天气叠加，将有极大几率形成冰穴，带来的必然后果就是海冰连锁性大消融。

　　企鹅在气候变化中意外“得利”

　　像极地这样简单而缺乏容错能力的气候生态系统，面对变化自我调节能力往往非常弱。如果照目前态势发展，南北极海冰都将十分危险，物种生存唯艰。

　　据一项最新研究预测，如此下去北极熊将可能无法借助海冰漂浮和获取食物，在80年内濒危甚至灭绝。

　　不过，令人意外的是，并不是所有物种都那么倒霉。就目前所知，企鹅竟然在这个过程中上位了。

　　极地生物学家很早就注意到，南极的阿德利企鹅种群数量和海冰面积成负相关关系：当海冰面积减少时，它们就将迎来繁殖良机，而扩大种群；当海冰面积增大，其繁殖和育雏行为则会受到打击，导致种群数量减少。

　　这一奇怪现象，也被科学家借这次南极海冰消融之机破解。

　　原来，企鹅喜欢水而不喜欢海冰。因为，在繁殖季节，它们必须翻山越岭，跨越茫茫海冰，才能到达可以潜水的未冻结海域寻找食物。而企鹅的体型擅长游泳而不擅长行走，在海冰少的年份，这份辛苦将大大减少。

　　据统计，在海冰少的年份，企鹅每天平均可以少移动近5公里，花在觅食上的时间比多冰年份最多可减少近8小时（2010-2017年数据）。

　　更少步行节约下来的体能，让企鹅在海中狩猎范围更宽广，同类间的竞争压力大为减少。并且，暴露的海面可以吸收更多阳光，让浮游生物数量增加，以之为食的鱼和磷虾虾也增加了，企鹅的食物更充足。

　　种种因素都让阿德利企鹅生活更滋润了。不仅体重在少冰年份平均增加了5~17%，雏鸟的存活率和体重也大幅增长。

　　爱潜水的阿德利企鹅。| webshots.com

　　但是，这只是众多不幸中的一个例外。南极企鹅无疑是全球变暖趋势下的少数幸运儿。大部分极地生物，都将在全球变暖态势下迎来噩梦。

　　虽然海冰融化一时间威胁不到我们人类的生存，但我们也不得不提前思考一个问题：当我们放任自己翻弄其他物种命运的时候，是否确定自己能够背负一切后果。

　　参考文献：

　　[1] Recent Decrease of Summer SeaIce in the Weddell Sea, Antarctica

　　https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2020GL087127

　　[2] Fasting season length setstemporal limits for global polar bear persistence

　　https://www.nature.com/articles/s41558-020-0818-9

　　[3] Foraging behavior links sea iceto breeding success in Antarctic penguins

　　https://advances.sciencemag.org/content/6/26/eaba4828

　　[4] Understanding climate/Antarctic sea ice extent

　　https://www.climate.gov/news-features/understanding-climate/understanding-climate-antarctic-sea-ice-extent

　　[5] 北極・南極域の海氷

　　https://www.data.jma.go.jp/gmd/kaiyou/data/shindan/sougou/pdf_vol2/1_3_1_vol2.pdf

　　[6] Fasting season length setstemporal limits for global polar bear persistence

　　https://www.nature.com/articles/s41558-020-0818-9?mc_cid=f6db3902b4&mc_eid=db26089c2c

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