南极气温首次突破20度，南极气温异常低海冰

■有效和高尚的杨娇

7月中旬，南极海冰范围为45年来冬季最低，比1981年至2010年的平均气候状态低260万平方公里。这是自2016年以来，南极海冰范围连续7年持续下降的最新记录。

自1979年卫星观测以来，南极海冰范围没有明显变化，甚至略有增加，年际变化很大。2021年发布的联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第一工作组的报告对南极海冰的范围变化进行了评估:根据历史上的年代际下降趋势，我们谨慎地认为这一波低值仍在自然变率范围内，也可能属于年代际振荡。

IPCC报告发表至今已有数年，南极海冰范围以如此大的幅度持续减少，在全球气候变暖的背景下引起了更多的关注。

与北冰洋被大陆“锁定”相比，南半球海冰的北界是一个开放的系统，这决定了南极海冰范围的变化受到复杂过程的影响。然而，目前的数值模式在南极表现不佳，很难再现观测事实。

另外，南极海冰范围的未来走向也一直是大家关心的问题。IPCC预测，在中高排放情景下，21世纪中后期南极海冰范围将明显减小，但令人意想不到的是，7年来出现了异常。这是否意味着南极海冰范围持续陷入新常态，而且是人类活动造成的？

这个问题目前还很难给出明确的答案，因为没有足够的证据表明温室效应这一单一因素主导了南极海冰范围的变化。归因的难点在于南极复杂的大气-海洋-海冰正反馈机制。一方面，南大洋是吸收大气热量的显著区域，大气热量通过翻转流下沉到海洋深处，延缓了海面对全球变暖的响应；另一方面，各种反馈机制，如云反馈、下降率反馈、海冰带北缘的涡电流变化、极端干燥的大气造成水汽温室效应的缺失，平流层臭氧也影响对流层温度和风力。

值得注意的是，近7年来南极海冰范围的减少并不是南极周围的均匀减少，而是在西南极以外的比林斯金高海的变化最为显著。从区域大气环流和大气遥相关的角度看，造成南极海冰范围下降的因素有四个:南半球环状模态/南极涛动连续正相；2020-2022年连续三年发生拉尼娜事件；年代际太平洋涛动处于负位相；大西洋年代际振荡处于正相位。这些因素导致阿蒙森低压异常加强并南移，从而导致贝灵斯金高海和南极半岛东侧的海冰因向海岸的热平流而大大减少。

从海洋因素分析，南大洋海表温度异常变暖。在西风带加强和南移的共同影响下，埃克曼上升流增强，促进次表层暖水向上输送，进而导致海冰融化。

另外，就是冰雪的反照率效应。春夏两季海冰的持续缺乏，增加了南大洋对太阳短波辐射的吸收，进一步阻碍了秋季海冰的形成。南大洋的变暖在阻碍冬季海冰的增长方面发挥着越来越重要的作用。

也有研究认为，大气河通过热力学过程可以显著减少边缘海冰区域的海冰，大气河的入侵带来暖湿多云天气，在寒冷季节可以促进海冰融化，但在夏季影响有限。

毫无疑问，海冰的减少会产生一系列的影响。海-冰-气相互作用的变化会通过改变大气和海洋中的能量和物质产生显著的区域性影响和大尺度效应。南大洋是吸收大气二氧化碳的重要碳汇。海冰退去，南方洋面会直接暴露在大气中，造成海洋酸化，进而影响海洋浮游生物乃至食物链。长此以往，会造成海洋生态危机。此外，喜欢寒冷的冰动物也会遭受气温上升和海冰流失的痛苦。

目前，对南极海冰的研究仍未取得实质性突破，原因有几个。一是缺乏足够的观测数据，难以支撑对复杂过程和机理的理解；二是数值模式性能差，南极各种模式模拟结果离散性大；第三，变化的归因研究还比较困难，自然活动和人类活动难以区分，人类活动的信号还没有出现。

作者认为，虽然很难直接探测到温室气体辐射强迫对南极海冰的影响，但南极海冰范围的变化明显受到大气环流异常和海洋异常的驱动，而这些异常可能隐含着人类活动。如果阿蒙森海低压、西风带南移、大气遥相关、海面温度上升等这些“搭桥”因素能够证明南极气候变化与人类活动有着内在联系，那就意味着科学家不仅要关注温度本身，还要密切关注环流调整。

如果南极，特别是西南极和南极半岛继续变暖，它将成为地球系统中关键成员中的危险成员。不仅海冰范围在变化，部分浸泡在海水中的西南极冰盖的不稳定性也会增加。未来不排除会出现导致海平面大幅上升的“黑天鹅”事件，要警惕这些事件对人类社会的深远负面影响。

(北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室教授；杨娇，中国科学院冰冻圈科学国家重点实验室副研究员)