北冰洋：最好一直冷下去

新奧爾松是北極科學考察的重要據點，它位于挪威的斯匹次卑爾根島的峽邊上，旁邊就是巴倫支海。這里建有很多木制房屋，是世界上最靠北的人類定居點。包括挪威、法國、德國、英國、荷蘭、意大利、日本、韓國、印度和中國在內的十個國家，在這里建立了自己的研究站，同時還有許多其他國家的科學家們也經常來往于此。科學家們選擇來此處研究，一是因為這里具有觀測北極環境的良好條件，二是因為挪威政府對北極科考所持的開明政策。

如果你想要研究一下云、黑雁、地震、海上浮冰、浮游動物，或者各種污染物等北極和全球變化的指示器，新奧爾松就是你的最佳觀測地。在這里人們要遵守的幾條守則是：進屋脫靴，出門帶槍（因為經常有北極熊出沒），禁插國旗。人們盡量避免出現國家這種帶有地域色彩的勢力劃分，所以他們雖然勉強能夠忍受中國科考站門口的大理石獅子，但路過時還是會忍不住皺皺眉頭。

顯然，正在消融的北極冰川是新奧爾松科考人員們的主要議題。記者于冬末時節來此采訪時發現這里的峽灣竟然已經解凍了。前端的冰川面積正迅速減少，這種情況太不正常了！

最近，科學家們開始檢測海冰動向。這項活動確切的說在上世紀五十年代就開始了，當時是在核潛艇上進行的。衛星監測海冰活動開始于1979年。自那時起，夏季海冰就以每十年12%的速度減少。這跟過去三十年的氣候變化模式預測的趨勢相符，這就表明科學家們關于全球變暖的數學模擬基本是正確的。科學家們結合北歐史詩、捕鯨和花粉記錄、航海日志、融化后的冰筏蓋的殘骸、硅藻類（海底沉積物中的硅化海藻）、冰核和樹木的年輪，已經推導出了北極過去情況的記錄，這份記錄表明，目前的夏季海冰覆蓋量是近2000年以來最小的。有記錄以來——可追溯至1880年——最炎熱的六個夏天均發生在2004年以后。政府間氣候變化委員會提供的數據表明，上一次極地地區溫度異常溫暖還是發生在約12.5萬年前。

實際上，這一轉變過程比人們預期的要快得多。北極理事會發布的2011權威評估稱，“冰凍圈正在經歷迅速的變化，實地觀測和推理模型都不能完全解開這一變化的全部，這一點越來越清楚了”。反射效應可能更能夠解釋這些變化，2010年《自然》雜志發表的一篇文章也證實了這一點。該文章的作者是美國人，他發現，極低氣溫上升最快的時間段是秋季，此時海冰數量最少，薄薄地覆蓋在新近裸露的海面上。然而事實比人們預測的還要嚴重，這種正面的反饋在整個融化過程中都積極存在著，比如，當白雪融化，黑色的海冰露出之時；當冰上出現了融化出的水塘；當海水再一次露出海面。每次變化過程中，北極表面都要吸收更多的熱量。

薄冰之上

與此同時，海冰還出現了變薄的現象，由于較薄的冰層更容易融化，因此，這加速了海冰面積的減小。劍橋大學的彼得·瓦德漢姆斯（Peter Wadhams）估計，目前冰層的平均厚度大概只有上世紀七十年代的一半，而導致這一情況發生的主要原因有兩個。首先，海面溫度上升：2007年夏季，北冰洋沿岸溫度達到7攝氏度——這一溫度甚至都能讓普通人在里面心曠神怡的游泳了。其次，上世紀九十年代初起，北極地區季風開始延長并且向東轉移，這被稱作北極振蕩。這使得許多冰從北極西北部的旋轉洋流——波弗特渦流轉移到北冰洋的另一股來自西伯利亞的主要洋流——穿越極點洋流中去。因此，許多陳年厚冰都被沖進了大西洋，卻沒有再形成新的冰層來替代它們。

最近，人們也開始關注一些之前并不為人們所熟知的溫室氣體，其中就包括臭氧、甲烷，還有柴油車尾氣和森林大火釋放出的煙灰，人們稱之為“短期氣候影響因子”。盡管這些成分在大氣中只停留相對較短的時間，但卻可以產生巨大地溫室效應。煙灰，或者炭黑，平均能在大氣中停留六天，然而二氧化碳卻能夠停留數個世紀，甚至上千年。然而，意外的是，炭黑卻能給冰雪覆蓋的北極產生強大的溫室效應，因為經歷雨雪之后，黑色煙灰會落在白雪或冰層之上，繼而會吸收更多的熱量。

據推測，在上世紀三十年代，美國和歐洲各國工廠排放的大量煙灰進入大氣層，飄到北極，引起了北極地區的初次變暖。聯合國環境規劃署預計，在未來三十年，減少炭黑和甲烷的排放能夠將北極的變暖程度降低三分之二。盡管這樣做并不能阻止夏季海冰的消失，但是卻能將這一過程減緩一、二十年。

隨著新奧爾松的春季來臨，北方的管鼻藿飛過峽灣，科考活動也開始了 ，來自法國的一隊煙灰研究人員首先抵達這里，他們來不及放下行囊便直奔新奧爾松附近的齊柏林山，這座山海拔473米，山頂建有一座實驗室，實驗室中裝滿了各式精密儀表和隆隆作響的發動機，這些發動機能將吹過山頂的空氣吸進來。幸運的話，這群法國人很快就能揭示出煙灰在北極冰川融化過程中所起的作用。然而，冰川融化的主要原因已然明了。實驗室中負責監測大氣二氧化碳含量的儀表盤讀出了398ppm（百萬分之三百九十八）的單位含量，這比工業革命之前的數字增加了40%。

憂心如“海”

大約在12.5萬年前——政府間氣候變化委員會認為那是最近一次氣溫比現在更高的時間——極低冰川融化的海水將海平面提高了四到六米。如果那一狀況再次發生的話，全球十億人口將無家可歸，全球多數主要城市，包括紐約、倫敦和孟買，都將被淹沒。不幸的是，由發生這種情況的可能性非常高——盡管這種事情可能會在幾個世紀后才發生——但已經足夠令人感到不安的了。

2007年，政府間氣候變化委員會預測本世紀末海平面將上升59厘米，但是受全球巨大冰層的影響，這一預測出現了很多不確定性。格陵蘭島的冰層厚達三公里（約合1.9英里），如果融化成水，結果足夠將海平面升高7.5米；南極的冰原更大，如果全部融化，將能夠把海平面提高57米。最近幾年，這些冰原都在接受著衛星監控，而衛星監控的第一批數據在1992年就已獲得。截至2000年，冰原似乎相對穩定，因為降雪的增多彌補了邊緣上日益增多的消融。

最近格陵蘭島冰原消失的速率——約2000億噸每年——表明，如今的消融率是十年前的四倍。

但是，如今的格陵蘭島已經發生了一些變化。最近冰層的消融率——約2000億噸每年——是十年前的四倍。人們認為，半數的冰原消失是由氣候變暖引起的。另外一半原因是全球氣候變暖或大西洋流改變引起的海水溫度上升。結果，海水正在以比以往更快的速度吞噬著冰原的邊緣。2002年到2007年間，西格陵蘭島的大冰原雅各布港每年都縮小3千米，總計流失360億噸冰。

如果其后能夠很快穩定下來，冰蓋也會慢慢穩定下來，冰原的消融量會慢慢減少，屆時海平面也只會升高幾厘米而已。然而，如果氣候變暖持續下去的話，冰蓋就會持續消融。早晚會達到傾斜點，那時候的冰川消融將會是毀滅性的。哥本哈根大學的多爾特·達赫-杰森（Dorthe Dahl-Jensen）對這一課題進行了深入研究，他問道：“冰蓋還能保留多久？我們尚不知道，因為我們還沒有完全弄明白什么對冰流的速率起決定性作用。”但是冰川消融的現象過去也發生過。大約15000年前，面積從北英格蘭延伸到西伯利亞的巴倫支海冰原在約1000年內消融了，其原因可能是海水溫度的上升。

正在消融的冰川讓人們不得不擔心另一個問題：海水的往復循環是否會受到影響。溫暖的表面水層流向北方，隨之降溫，含鹽量增加，海水濃度就會升高。高濃度的海水沉到海底，在深海流回南方。墨西哥灣暖流和其北部的北大西洋漂流都是這一循環系統的一部分，這就是為什么冬季挪威沿岸要比加拿大溫度高出20攝氏度，盡管兩者緯度相同。

深海沉積物表明，之前這一系統曾發生過多次停滯，發生停滯是因為大量淡水流入北大西洋；其中一次停滯發生在約8200年前，那次停滯是北美一座巨大湖泊忽然干涸引起的。那會使得大西洋的表層水域密度降低，更不容易下沉。如今，大西洋的表層水域密度越來越小了，其原因有好多個：北極冰川消融，表層水溫上升，海底沉淀物增加，以及由于海冰形成導致的鹽濃度減少等。

2005年，南安普敦國家海洋中心的哈里·布萊登（Harry Bryden）和他的同事們一起在《自然》雜志上發表了一篇論文，發布了測量海水循環的第一手數據。這些數據似乎表明，跟1957年相比，海洋循環系統的速度降低了30%。然而，隨著人們掌握越來越多的數據，似乎季節的起伏變化才是造成這種區別的主要原因。盡管很多人認為循環減緩有可能發生，但是卻沒有任何一個氣候模型預測本世紀會發生這種循環減緩。

并非北極的所有活動都會導致進一步的氣候變暖。河流、湖泊和海面的冰量越少，水的蒸發就越多，這可能會增加大氣中層的云量，而云量的增加又會產生冷卻效應。暴露的海面蒸發量的增加也意味著降雪量會增加，降雪又能夠補充冰蓋的損失（盡管隨著冰原邊緣的迅速消融，冰蓋的坡度會越來越大，這會導致冰蓋越來越不穩定）。但這至少能為人類更大的擔憂——北極永久凍土帶的迅速升溫——帶來一絲安慰。

最好一直冷下去

北半球大約有1/4的面積（包括北極陸地的大部分）都被凍結的巖石、土層和有機碳覆蓋著。它們歷經千年才形成，從幾厘米到上千米，厚薄不一，最厚的位于西伯利亞，達到1500米。北極淺灘大陸架有很大一部分覆蓋著 永久凍土。2009年人們估計，陸地永久凍土里可能含有1.7萬億噸的碳，是大氣中碳含量的約兩倍。還有人估計，海底永久凍土層還含有0.5萬億噸二氧化碳。除此之外，凍土中可能還有0.8萬億噸碳是以甲烷水合物（一種發現與上世紀六十年代的白色冰狀物質）的形式存在著。

盡管開采起來很有難度，但是甲烷水合物很有可能成為巨大的能源來源。據估計，全球的甲烷水合物總量儲存能源比其他所有已知的化石燃料都要多。但是，即使一小部分的甲烷水合物突然釋放出來，其造成的溫室效應都將是災難性的。甲烷是一種短期溫室氣體——在大氣中停留六到十年就會被氧化——但是在吸收熱量方面是二氧化碳的二十五倍。并且這種水合物的穩定性尚不確定。

鑒于這些研究的危險性很高，因此關于凍土層的研究還十分少見。馬里

蘭大學（位于巴爾的摩縣）的永久凍土專家里奧尼德·尤爾加諾夫（Leonid Yurganov）承認：“關于永久凍土的知識，我們有許多空白。”但是最近一些研究表明，甲烷不太可能發生突然的大規模釋放。將冰核研究追溯至80萬年前，也并未發現類似事件。然而，凍土層和海底碳元素的緩慢釋放也可能引起大規模氣候變暖，并且這種可能性還很大。

永久凍土層一旦解凍，其中的有機質，要么被微生物快速分解，釋放出二氧化碳，要么在密閉的水環境中被一群叫做甲烷菌 的細菌吞噬，釋放出甲烷。不論哪種方式，凍土層都會成為溫室氣體的來源。然而，細菌還會產生硝酸鹽，硝酸鹽會促進植物的生長，所以溫度升高了的土層會再次把碳固定下來。如今，這三個過程正在同時發生。

2011年，美國國家海洋和大氣管理局 的一項研究發現，北極大部分永久凍土層的溫度正在升高。盡管還沒有記錄表明加拿大西部的凍土層表面已然發生變化，但是已經成立了三十年，位于阿拉斯加的永久凍土層研究站已經發現了永久凍土曾的最高氣溫紀錄。去年，美俄聯合研究組觀察到了甲烷的痕跡，有些出現在長達一公里的區域內，從西伯利亞海里以氣泡形式冒出，這表明該處的永久凍土層不能封住下面的甲烷水合物了。這種甲烷的釋放可能由多種原因引起，比如，海底沉積物的累積，熱收縮，地震活動，以及永久凍土層溫度升高，等等。 但是目前尚不清楚具體是由什么原因引起的。

去年，41位永久凍土層科學家在《自然》雜志上發表了一份調查，這給我們提供了很好的指引。科學家們預測，按照當前的全球變暖速率，到2100年，48%到63%的陸地永久凍土層會在三米深的范圍內解凍。他們預計，在這一過程中，7%到11%的儲存有機物質會釋放到空氣中。其中只有2%是以甲烷的形式釋放出來，但僅僅這一點就要對隨之而來的氣候變暖負30%到50%的責任。要阻止這種釋放是不可能的：這一過程可能會持續數百年的時間。

2009年和2010年，歐洲和美國經歷了兩次有記錄以來最冷的冬天。發生這種現象并非由于全球變暖現象停止了，而是由氣候系統的復雜性決定的。極地氣候變暖改變了熱帶和極地間的溫度梯度，這也影響了整個北半球的氣候模式。最近發表的一些文章，包括中美研究人員二月份在《美國國家科學院院刊》發表的一篇文章表明，這可能是出現嚴寒冬季的幕后原因。他們的理論是，秋季，溫暖而潮濕的空氣從裸露的北冰洋上升，產生局部高氣壓，這種高氣壓增加了北極邊緣層的不穩定性。這使得攜帶著雪的風吹向歐洲和西伯利亞。現在得出這樣的結論為時尚早。但是跟融化的北極帶來的災難相比，對天氣變化多上點心似乎能給人帶來一絲安慰。