逐渐消失的企鹅——气候变化使南极Torgersen岛上的阿德利企鹅不断减少。
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南极的命运，并非只是像大冰块在太阳下融化而膨胀放大那么简单。
所有的信号都显示南极未来堪忧。
■本报见习记者 张冬冬
南极的命运，并非只是像大冰块在太阳下融化而膨胀放大那么简单。
南极出现空巢
在詹妮弗·布鲁姆看来，Torgersen岛上的空巢是厄运的征兆。Torgersen岛是南极半岛上阿德利企鹅最大的栖息地之一。但是目前阿德利企鹅正在快速减少，只有不到2000对可以配对繁衍，是20世纪70年代数量的1/4。布鲁姆是美国蒙塔纳州一个非营利组织——极地海洋研究中心——的鸟类学者。“我们每年都会发现很多新的空巢。”她说，“这种持续的变化是惊人的。”
周围岛屿上也有类似的情况。布鲁姆和同事们将其归咎于气候变化。在南极半岛，年平均气温是-3℃，比50年前高2℃。这50年里，冬季的气温上升了6℃，是全球平均升温水平的5倍。几乎有9/10的冰层都在退化，岸冰每年只存在5个月，比30年前要少三个月。
气候变暖破坏了南极半岛的食物链。但是“全球变暖只是部分原因”，美国科罗拉多州立大学的气候研究员大卫·汤姆森说。一种力量正在改变南极半岛的气流形态。融化的海冰在强风作用下和深层的海水混合，致使依赖阳光生存的浮游植物在过去30年内减少了12%。食物链上方的磷虾和鱼仔也因此减少。
更重要的是，气流、海水和冰川之间的相互作用影响着南极的气候。变幻的风态和因之改变的洋流引起了整个大陆的气候变化。“这说明了大气是如何和海洋联系的，而它们又是如何共同影响着南极的冰层。”美国宇航局戈达德太空飞行中心的冰河学者罗伯特·宾德斯查德勒说。
“以前人们认为南极在全球变暖的情况下会像一个大冰块般有规律地融化。”南佛罗里达大学的古生物气象学家艾米利亚说，“现在看来并不是如此。”
多因素导致极地变暖
南极的气候很大程度上受吹向南大洋的西风影响。中间纬度上的高气压将大气推向极地。风到达南极后受地球自转影响改为东向。过去几十年里，南极海岸的大气压变低，使得西风带更加强烈且到了更南的地方，将较暖的空气带到了南极半岛。“日积月累，有70%的可能性会使南极半岛变暖。”科罗拉多州立大学的海洋学家莎朗说。
人类活动的影响是部分原因。汤姆森的研究队伍发现夏季西风带的变化是由南极上方的臭氧层空洞引起的。臭氧可以吸收太阳辐射，这样的冷却作用使西风变强并被推向南极。温室气体的聚集扩大了西风的影响。同时，较低的沿海气压将冷空气引向南极，南极内部变得极冷。这也解释了南极半岛整体变暖但是绝大多数地方——除了西部的阿蒙森海——的平均温度却没有太大变化的矛盾。
海洋温度变化是近些年阿蒙森地区冰层减少的另一个原因。中央热带太平洋上，接近国际日期变更线位置的海洋表面温度从20世纪初就开始升高。暖流使其上方的空气变暖，上升并弥漫到南方，并被亚热带气流推动。南纬50°左右的高气压使得该团气流加入到了西风带中。
“我们可以把西风带想象成一根紧紧的吉他弦。”华盛顿大学的大卫·巴提斯特说，“热带对流冲击吉他弦，发射出了波。”他的研究模型显示当西风加强时，暖空气在阿蒙森海上方循环分散和聚集。旋风将暖流带到南极内陆。这可以解释中央热带太平洋变暖以及南极西部冬季温度升高这两种现象的关联，巴提斯特说。
全球的危险信号
这些因素的相互作用不只事关大气变暖。南大洋上的西风带产生了地球上最强劲的洋流——南极绕极流。它目前有4公里深，1000公里宽，每秒钟可带动1.4亿吨水运动。“这个有巨大能量的洋流的任何变化都会有很大的影响。”英国南极考察局的海洋学家迈克尔·梅雷迪斯说。
西风带受臭氧层空洞影响移动到更南方的位置且使大气变暖，这使南极绕极流也被拖到更南方，海洋热从温暖的低纬度到达了南极。“强劲的风激起了更多的漩涡。”梅雷迪斯说，“这些有数万公里直径的洋流漩涡，非常有力地将暖流带到了南极。”20世纪50年代至今，在海洋表面700到1000米之间的南极绕极流的最暖点，温度上升了大约0.2°C。通过巡航研究和在帕尔默站的观测，莎朗和同事观测到从20世纪90年代开始南极半岛大陆架的海洋热含量稳步上升。他们判断这是由大量的暖洋流涌到大陆架引起的。这种暖流涌入对南大洋来说是独特的。“当西风流在南极周围带动洋流时，表面的水由于地球自转向北流，并被深海涌上来的暖流取代。”伍兹霍尔海洋生物实验室的生态学家达克罗说。同时，在陆地上，气象模型预测中央太平洋变暖所引起的飓风会将更多的深海暖流带到阿蒙森海的大陆架。
南极的气候变化将会持续。科学家们最关心的是海平面：全球变暖冰川融化会使海平面上升多少。他们也想知道南极的冰水会怎样影响全球海洋的温度和气流。气候变化会使海底的盐海水数量有所变化。60%以上的南极底层水都集中在南极东面的威德尔海，洋流的变化会加速冰原融化，使海洋表层水盐度降低。
近几十年来，暖空气、低盐度海冰和冰层融化的共同作用使得部分南极海岸的水盐度降低，华盛顿大学的海洋学家格雷戈尔·约翰逊说。通过对南大洋的海上考察，约翰逊和同事发现在过去30年里南极底层水的体积每年减少10%。底层水在全球范围内循环，和上层的暖流汇合，像是冰箱里的制冷剂。底层水变少，约翰逊说：“会影响热交换和全球的气候调节。”
同时，科学家们忧虑南大洋储存碳的能力可能会减弱，这将加剧全球变暖。地球上被海洋吸收的二氧化碳的40%是由南大洋负责。强劲的上升洋流破坏了深层的储碳水。这会使表层水碳含量增高，减少对二氧化碳的吸收。
所有的信号都显示南极的未来堪忧。气象模型预示西风流会加强并转向更南方；中央热带太平洋会持续变暖；如果温室气体排放不能得到控制，像威德尔海和罗斯海这些尚未变暖的海域在不到一个世纪的时间内也会遇到同样问题。不管怎么说，面对气候变化，南极半岛首当其冲——而且很有可能这些影响无法逆转。“当地球整个系统面临最危险的时刻，南极可以作为预测者。”达克罗说，“像是煤矿井里的金丝雀，可以预警未来的地球会发生什么。”
《中国科学报》 (2012-11-27 第3版 国际)
