根據聯合國政府間氣候變化專門委員會（IPCC）第六次評估報告和《氣候變化中的海洋和冰凍圈特別報告》，未來百年，南極將持續增暖，西南極冰蓋可部分或全部瓦解，導致海平面上升數米。南極周邊海域海冰快速下降，表面白色的冰雪被深色的海洋或陸地取代。南極冷源減弱，勢必將對整個地球的氣候和環境進而對人類社會產生重大影響。圍繞相關議題，本報記者采訪了冰川學家、英國埃克塞特大學康沃爾校區副校長馬丁·西格特教授（Martin Siegert）和中國氣象科學研究院魏婷研究員。

 

　　南極爆發性增溫值得警惕

 

　　《中國社會科學報》：南極氣候變化會對地球產生什么影響？

 

　　魏婷：南極之所以重要，一方面是因為南極表面覆蓋著地球上最大的冰蓋，南極冰蓋如果全部消融，全球海平面將上升約58米；另一方面是因為南極是地球的冷源，是全球氣候的重要調節器。伴隨著全球變暖和南極升溫，近年來，南極極端天氣事件頻發，氣溫屢創新紀錄。例如，2020年2月6日，南極半島埃斯佩蘭薩考察站觀測到18.3℃的極端高溫，創整個南極有觀測以來最高紀錄。2022年3月，南極發生有記錄以來最強的爆發性增溫事件，位于南極內陸的康科迪亞站氣溫在4日內升高49℃，于3月18日達到-12.2℃。南極的這些極端暖事件會影響南極冰架的形態結構，尤其是當氣溫達到融點以上且極暖狀態維持較長時間的情況下，會導致南極冰架坍塌，造成全球海平面上升。

 

　　《中國社會科學報》：這幾年，發生在南極洲的極端天氣事件還有哪些？

 

　　西格特：全球熱浪此起彼伏，南極也未能幸免。2022年南極經歷的有記錄以來最大規模的熱浪，如果不是發生在3月，而是發生在比冬季稍暖的其他季節，就會導致中南極洲冰蓋融化。這雖然并非必然對冰蓋構成威脅，但至少表明，我們的地球正在經歷劇變。2023年格外引人關注的另一個事件是，南極洲附近的海冰變少了。海冰是漂浮在海洋上的極薄冰層，海冰的冰量微不足道，不會導致海平面上漲。但海冰最重要的功能在于將太陽輻射反射回太空。雪和冰是非常明亮的表面。因此，被海冰覆蓋的海洋表面會反射海面上的陽光，地球不會因此變暖。如果沒有了海冰，海洋就成了黑暗的表面，并將吸收來自太陽的熱量，進一步導致地球升溫。因此，在極地地區，尤其是南極和北極，海冰對平衡地球溫度而言是不可或缺的。海冰越多，南極就越能為地球降溫；海冰減少，南極將會使地球更暖。去年我們觀察到的南大洋海冰減少的冰量比過去150年來要多得多。這是一個連鎖反應：海冰變少導致海面吸收額外熱量，進而使得來年冬天海冰無法再生，地球進一步變暖。

 

　　極端天氣事件的實例不勝枚舉。再比如，100年前的人們不會看到南極洲下雨，而現在這個前所未見的奇觀也出現在南極半島。南極半島記錄的最高溫度超過了18℃。這些異常嚴重的極端天氣事件會對整個地球產生影響。

 

　　“北極放大效應”不容小覷

 

　　《中國社會科學報》：格陵蘭島冰蓋表面物質平衡相關極端事件的演變特征有哪些？這些事件如何幫助我們理解冰蓋動態的整體模式和趨勢？

 

　　魏婷：格陵蘭島是地球上最大的島嶼，表面大約85%的面積覆蓋著冰。格陵蘭島冰蓋是僅次于南極冰蓋的地球第二大冰蓋，如果格陵蘭島冰蓋全部消融，全球海平面將上升約7米。近年來，北極極端暖事件呈現出強發和頻發態勢，同時，格陵蘭島冰蓋發生數次極端消融事件。2012年夏季，格陵蘭島的異常增暖導致96%的冰蓋表面發生消融，格陵蘭島表面反照率創下歷史最低紀錄。2019年夏季格陵蘭島再次發生極端暖事件，大約90%的冰蓋表面發生消融。2021年8月14日，格陵蘭島冰蓋中央最高點觀測到有記錄以來的首次降雨，同時最高點氣溫持續約9個小時保持在冰點以上。這次伴隨降雨過程的暖事件造成格陵蘭島冰蓋表面發生極端消融，自有衛星記錄以來消融量第二次超過80萬平方公里，8月下旬冰川河流流量創下2006年以來的最高紀錄。2022年7月，北極圈內再次出現罕見高溫，溫度一度升至32.5℃，格陵蘭島冰蓋加速融化，日消融量多達60億噸；同時，高溫熱浪席卷全球，歐美以及亞洲多國遭遇持續高溫天氣。

 

　　格陵蘭島位于北極圈內，近年來北極的增暖速率超過了全球平均值的4倍，被稱為“北極放大效應”，因而格陵蘭島也是全球升溫最快的區域之一。此外，格陵蘭島的降雪越來越多地被降雨取代。降雪有助于冰蓋的積累增長，而降雨正好相反，會促進冰蓋表面的消融。我們基于格陵蘭島觀測資料和數值模式的研究結果發現，過去60年尤其是1990年以來，格陵蘭島冰蓋表面的極端消融事件呈強發、頻發態勢，尤以格陵蘭島西南部極端消融事件增加幅度最大。

 

　　國際合作任重道遠

 

　　《中國社會科學報》：《南極條約》等國際協議在應對氣候變化方面起到了什么作用？

 

　　西格特：應對氣候變化是南極治理的核心議題。南極不屬于任何人，它的治理是通過南極條約體系進行的，南極研究科學委員會（SCAR）發揮著重要作用。56個國家簽署了《南極條約》，承諾全面保護南極環境。“全面”一詞在這里很重要，因為它的潛臺詞是“涵蓋一切”，問題恰恰就出在這里。倘若南極與地球上其他地方相割裂，且其他地方發生的事情不會影響南極，那么可以說《南極條約》《關于環境保護的南極條約議定書》只適用于在南極開展的活動。如果是這樣，這些協議就沒有什么意義了。但南極與其他地方并不是割裂的，外界發生的事件會對南極產生影響。解釋協議的方式很重要，因為有人質疑，明明南緯60度以北地區的活動也會對南極的環境產生影響，關于南極的環境協議怎么能只適用于南緯60度以南的活動？因此，如果各國認真兌現保護南極的承諾，就必須將其視為全球層面的問題，必須看到溫室氣體對南極的直接影響。

 

　　《中國社會科學報》：在南極氣候科學領域，中外研究者之間的合作面臨哪些機遇與挑戰？

 

　　魏婷：自1980年起，全世界30多個國家已陸續在南極建立了超過200個人工和自動氣象觀測站。2024年2月7日，中國南極秦嶺站作為我國在南極建設的第5個科考站建成并投入使用。這就可以看出，南極是全球科學家競爭與合作的重要場所，各國科學家都在這里開展著各自的科學研究，涵蓋面十分廣泛，包括氣象觀測、海洋觀測、生態環境、礦產資源、海洋生物、天文學、生物多樣性等諸多領域。據我所知，中外研究者在南極的合作包括數據共享、聯合科學實驗，以及借助聯合項目開展南極冰蓋變化、南極氣候變化機理、南極碳庫等方面的研究合作。

 

　　南極研究科學委員會于2021年啟動了為期8年的“Ant-ICON計劃”，提出了包括預測氣候變化對南極各系統臨界點的影響與風險等關鍵問題在內的研究主題，旨在通過科學研究和國際合作廣泛探索南極在地球系統中的作用及全球氣候變化對南極的影響。這對南極科學研究提出了新的合作機遇與挑戰。與美國、俄羅斯、澳大利亞等極地強國相比，我國的極地科技創新水平仍然存在差距，在加強極地科技頂層設計和規劃布局、提升極地科學研究能力方面任重道遠。

 

　　《中國社會科學報》：南極極端天氣事件如何凸顯2050年實現溫室氣體凈零排放的緊迫性？

 

　　西格特：南極起到為地球降溫的作用，如果我們不保護南極，將加速全球變暖，加劇氣候災難。此外，存儲在冰蓋中的冰一旦融化，就不再是漂浮和覆蓋在海面上的冰。南極洲龐大的冰量融入海洋后會導致全球海平面上升近60米。全球海平面上升1或2米將給沿海城市帶來嚴峻挑戰，對約10億人的生活構成影響，使民眾被迫搬遷。如果海平面在下個世紀內上升1米或2米，將嚴重威脅人類文明。只要我們盡快將溫室氣體排放量降到凈零，這種情況就不會發生。否則，南極就會陷入危險境地。海平面上升將不再是厘米級別的問題，而是會以無法阻擋的方式增加，并延續數個世紀。如果不減少排放，我們將給未來幾個世紀的人類留下棘手的問題。

 

　　極地科考逐漸深化

 

　　《中國社會科學報》：科學研究在應對南極環境挑戰方面扮演什么作用？個人和國家可以采取哪些行動？

 

　　西格特：南極研究是特別的。此前，許多科學家受好奇心驅使，前往南極這片充滿冒險氣息和神秘感的凈土。而現在，南極研究多了一份新的意義，即其對整個世界的重要性。科學家努力尋求科研發現，但更重要的是，要將新發現告訴所有人，將其獨守于心中是無意義的。當然，除了與氣候變化問題緊密掛鉤以外，南極研究的另一重要之處在于，南極是地球上最應該被盡可能保持原始狀態而不被破壞的地方。科學家們已經觀察到，南極發生的變化會波及世界上最偏遠的地區。他們必須告訴大眾，當前人類在地球上的生活方式正在傷害著地球的每個角落，其中也包括南極這個美麗的大陸。

 

　　《中國社會科學報》：在南極科學考察中，中國運用了哪些先進的技術與方法監測和研究氣候變化的趨勢？

 

　　魏婷：極地環境惡劣、資料稀缺，獲得第一手的觀測數據是開展極地科學研究的前提。我工作的中國氣象科學研究院從1985年開始就持續參加歷次南北極科學考察，在極地資料稀缺區建設了超過25個觀測站，數量位列全球第二。其中位于南極的長城氣象站、中山氣象臺、泰山氣象站、昆侖氣象站和羅斯海氣象站成為國家基本業務站，是中國氣象局“全球觀測”戰略的重要組成部分，在世界氣象組織南極區域氣候中心的籌建中發揮了重要作用。此外，中國氣象科學研究院還積極開展南極大氣綜合觀測試驗，派員挺進南極內陸冰蓋進行科學考察，在環境極其惡劣的南極內陸地區成功安裝了無人站，在泰山站布設了自主研發的無人大氣環境觀測系統。

 

　　南極特殊的環境對我們的氣象觀測設備也提出了巨大的挑戰。為此，中國氣象科學研究院幾代科學家始終致力于極端環境監測與探測技術研發。例如，中國氣象科學研究院自主研發的超低溫觀測系統，實現了南極低溫、大風等極端環境下的連續穩定觀測。在極地數據產品研制方面，我們基于自主獲得的第一手觀測資料，開展數據質量控制，開發了像PANDA自動氣象站觀測網絡近地面氣象要素產品、南極冰蓋最高點Dome A區域氣溫遙感產品、南極長城站輻射遙感產品、南極極端指數產品等。此外，中國氣象科學研究院還長期開展南極極端事件研究。例如2019年，我們在國際上率先開展了南極極端天氣事件的研究，2022年南極爆發性增溫事件發生后，又第一時間開展了針對此次極端事件的過程和機理研究。

 

　　《中國社會科學報》：您在論文中探討過，由于冰架下冰腔的直接觀測條件有限，可采用數值海洋模型來進行研究。請簡要講解一下。

 

　　西格特：影響南極氣候變化的一個關鍵區域位于陸地冰蓋、海洋和從南極大陸流入海洋的巨大漂浮冰塊的交匯處。這是冰塊融化大部分時候的發生地點，并造成了冰蓋后退。融化發生在冰下，是由海洋熱量而不是大氣熱量導致的，通過衛星觀測可以看到，冰面因融化而逐步下沉。

 

　　但是，我們難以觀測到冰架下的冰腔，即位于浮冰下的海洋洞穴。之所以困難，主要是因為這個區域通常距離公海海域數百公里，且其表面布滿了冰隙，很難靠近。在該地區進行任何工作都很困難，導致冰蓋系統中最重要的地方反而是南極研究最難以觸及且最缺乏了解的部分。因此，我們需要借助模型來理解冰腔底下的活動。我們一直使用的模型還不錯，但它們受到模型分辨率和海洋測深數據的限制。FIREDRAKE模型的作用是引入了一種更精確、分辨率更高的新的建模方式。該模型需要大量的計算時間，這是它的缺點。但在未來隨著計算能力的提升和改善，像FIREDRAKE這樣的模型的效果會更好。因此，我們可以預見在未來10—20年里，這種模型將有助于我們理解南極的復雜系統。