幾個引爆點引爆北極,有可能引發比新冠病毒更大的全球性災難

科普與探秘 發佈 2020-08-09T17:22:17+00:00

參考資料:1、Acosta Navarro, J., Varma, V., Riipinen, I. et al. Amplification of Arctic warming by past air pollution reductions in Europe. Nature Geosci 9, 277–281 .

北極是地球極寒之地,歷史上的最低氣溫為零下68攝氏度,但現在的情況變成了這樣:

據世界氣象組織數據顯示,2020年6月至8月,北極大部分地區持續高於正常溫度,變暖幅度是全球平均值的兩倍以上。俄羅斯氣象數據指出,2020年6月北極圈出現了38度的異常高溫,本身全球變暖就已經加速了整個北極地區的氣溫變化,而如今北極又出現了創紀錄的高溫,就如火中澆油一般。

還有什麼因素能加速北極的氣溫升高?這樣的高溫最終會不會引爆北極?

北極被引爆點是因為突發的氣候變化,通常會在自增強反饋迴路開始起作用時發生。下面幾個引爆點將有可能引爆北極,這些引爆點可能會重合併相互關聯,相互碰撞產生多米諾效應,如果人類沒有預防將會造成比新冠病毒更大的人類災難!

厄爾尼諾現象

厄爾尼諾暖流,每年11月至次年3月悄然而至,全球變暖是災難性的發展,而厄爾尼諾就像類固醇一樣始終使促使著全球變暖。

上圖顯示俄羅斯和ESAS(東西伯利亞北極大陸架)上的異常高度。下圖是隨著大西洋沿墨西哥灣流的升溫,大量熱水被帶向北冰洋。

目前的狀況仍然是厄爾尼諾現象,由於北極地區的溫度升高加劇,因此在2020年晚些時候強勁的厄爾尼諾現象可能對北極造成特別嚴重的影響,這可以作為催化劑,觸發更多的臨界點被越過,這又會導致全球溫度急劇上升。在北半球,2020年3月的海面溫度異常高於往年。

潛熱(緩衝液的損失)

海冰懸掛在地表以下幾米處,至今已消耗了大量的海洋熱量,融化的海水於北半球春季進入北冰洋。結果,這些年來北極海冰的數量大大減少,而且,北極海冰變得越來越稀薄。

下圖顯示了2015年2月28日至2020年2月28日之間的海冰厚度(以米為單位)的比較。

只要水中有海冰,該海冰融化後便會不斷吸收熱量,因此海面的溫度不會升高。但是,用來吸收海洋熱量的海冰量越來越少,融化冰所吸收的能量與等量的水從零加熱到80°C所需的能量一樣多。同時,全球溫度持續上升,全球變暖的90%水份以上進入海洋。

凍土的流失和海冰反照率損失

不斷上升的高溫有可能對整個北極地區產生巨大影響,重要一點就是陸地多年凍土突然融化,導致反照率損失,流入北冰洋的熱水增加以及大量溫室氣體的轉移,與海冰發生的變化相比,陸地多年凍土層減少而引起的反照率變化的大小可能相似。

一項研究表明,由於反照率的反饋加速了永久凍土的消亡,俄羅斯和北美的大量熱水從河流和地下水流入北冰洋,也動員了大量的碳和氮。另一項研究發現,在「代表性濃度路徑8.5」的變暖預測下,250萬平方公里突然解凍的排放可能提供與整個1800萬平方公里永久凍土地區逐漸解凍的排放類似的氣候反饋。

消失與反照率的變化息息相關,這意味著北冰洋將吸收更多的陽光,而不是像以前那樣反射回太空。 北極海冰的年度下降受到北冰洋的天氣狀況以及俄羅斯和北美的天氣狀況的強烈影響,

急流的變化

隨著赤道和北極之間的溫差縮小,急流的形變越來越大,從而導致更加極端的天氣事件。下圖顯示250 hPa的瞬時風能密度。噴射流橫穿北冰洋,出現了三種歐米茄形狀,它們與溫暖的空氣併入更靠近水面的北極空氣齊頭並進。

急流急速穿越北冰洋,噴射流的這種變化會導致更強的溫度極端現象靠近北極表面。有可能導致海冰更快的消亡,同時從北冰洋海底釋放出大量甲烷,這會導致極端的溫度升高。

碳匯的損失

俄羅斯、格陵蘭和阿拉斯加等部分地區的高溫導致越來越多的淡水進入北冰洋。最近的研究發現,淡水的鹼度或緩衝能力非常低,這降低了北冰洋吸收二氧化碳的能力,導致碳匯的損失。

碳匯(carbon sink)是能夠無限期累積及儲存碳化合物(特別是二氧化碳)的天然或人工「倉庫」,例如森林、土壤、海洋、凍土等。

儘管新冠病毒已導致碳排放量下降,尤其是與運輸和工業相關的排放量,但溫室氣體水平似乎仍在加速增長。

更加極端的天氣導致更乾旱、熱浪和森林大火,迄今為止,這有可能破壞農田和碳匯森林。重要的是在海洋中發生的事情。最近的一項研究發現北大西洋中的一個特殊層(稱為北大西洋亞熱帶模式水)的水團非常有效地將二氧化碳從大氣中抽出。海洋變暖正在限制其形成,並改變了北大西洋的解剖結構,使其成為吸收熱量和二氧化碳的效率較低的接收器。現在的事實是海洋中已經釋放出的碳比從大氣中吸收的碳還要多。

海底冰凍甲烷

冰凍甲烷,又稱可燃冰,是在一定條件下由水和天然氣組成的類冰的、籠形結晶化合物,遇火即可燃燒。下圖是科學家在水下發現令人驚訝的基於甲烷的生態系統。

在全球範圍內,NOAA(美國國家海洋和大氣管理局)報告稱,2019年甲烷增長11.54%。是過去幾年中最高的增長率,專家預測到2026年甲烷水平將翻番。

下圖顯示北極以及南極洲的甲烷含量,記錄的甲烷含量高達2755 ppb。(1ppb為十億分之一)

雖然由於融化的增加使淡水增加,但北大西洋有時可能會從大西洋湧入大量溫暖的鹹水。噴射流的變化使更強的風將墨西哥灣沿路徑的暖水推向北冰洋,這種大量湧入的溫暖鹹水可能會導致另一個臨界點被越過,即北冰洋海底溫度升高並開始破壞甲烷水合物的穩定點。當水合物籠中的冰融化,從而導致甲烷噴發時,甲烷在從液體變為氣體時會膨脹160倍。

隨著海洋溫度的不斷升高,熱量將到達北冰洋海底,並使海底沉積物中所含的水合物失穩,從而導致大量甲烷突然噴發,從而進一步加快了北極變暖的危險。

硫酸鹽氣溶膠掩蔽效應降低

新冠大流行期間,世界範圍內減少了出行和運輸,為環境帶來了意想不到的效益,2020年的碳排放量下降了自第二次世界大戰以來的最大水平。但是從短期來看,大氣污染物的減少實際上會導致全球氣溫的輕微增加。因為化工燃料所釋放的硫酸鹽氣溶膠也被噴入到空氣中,研究已知這些氣溶膠會對地球產生冷卻作用,從而幫助降低地球的溫度。因新冠大流行導致工廠、船舶和其他來源排放到大氣中的硫酸鹽氣溶膠污染物明顯減少,那麼可能導致今年春季和夏季輕微的溫度升高,也可能會加速北極海冰的融化。

研究發現氣溶膠可能抵消了全球地面變暖約0.4攝氏度,而夏季陽光炙熱的時候,中緯度地區的氣溶膠抵消了更多的熱量,超過1攝氏度(1.8華氏度)。研究進一步發現,空氣中的硫酸鹽氣溶膠可將每平方米的瓦特數減少2瓦,而溫室氣體造成的熱量每平方米約為4瓦。

硫酸鹽氣溶膠稀釋的雲層掩蓋了溫室氣體變暖的三分之一。硫酸鹽氣溶膠目前對北極具有很強的冷卻作用,氣溶膠掩蔽效應的降低可能會使北極地區和全球範圍內的溫度突然急劇上升。


北極以外可能存在更多的臨界點和引爆點,例如印度和非洲的季風變化以及喜馬拉雅山脈的冰雪迅速融化,這可能會導致洪水泛濫;乾旱、饑荒、熱浪和大規模全球農作物欠收;南極和格陵蘭冰原的坍塌;還有人類戰爭等等。

北極的環境變化對人類來說形勢嚴峻,刻不容緩,需要立即、全面和有效地採取行動,才能阻止人類發生更大的自然災難!


參考資料:

1、Acosta Navarro, J., Varma, V., Riipinen, I. et al. Amplification of Arctic warming by past air pollution reductions in Europe. Nature Geosci 9, 277–281 (2016).

2、Diamond, M. S., Director, H. M., Eastman, R., Possner, A., & Wood, R. (2020). Substantial Cloud Brightening From Shipping in Subtropical Low Clouds. AGU Advances, 1(1).

3、arctic-news.blogspot.com/p/climateplan.html·NOAA

4、esrl.noaa.gov/gmd/ccgg/trends_ch4


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