关于探索“格陵兰冰盖表面急速融化机理”的尝试

关于探索“格陵兰冰盖表面急速融化机理”的尝试

望远镜 2012-8-17~21

1、北极地区升温快于全球平均值,是“格陵兰冰盖表层4天内几乎化完”的能量来源。北极地区快速升温主要由于N030-60地区温室气体的“通量密度”远远高于全球平均值所致,高浓度的温室气体经“北极环流”输送到北冰洋上空加速了融冰。水比冰反射率低,多吸收太阳辐射更加快了北极地区升温速率;2、笔者猜想：4天内格陵兰冰盖表面融化面积在40%基础上突然增加了57%,可能是在4天前这57%冰面已有薄层融水,只是尚未达到卫星分辨的深度。或许未融之冰在4天前已被打开“接近15%的氢建”,4天内继续吸收太阳辐射、红外辐射和薄层融水的热量，使打开的氢健达到或超过“15%的融化临界”。所表现的“突然”应包括之前能量积累,而不是这4天内环境对冰面提供的热量“突然”增加若干倍；3、格陵兰冰川消减是一个“渐变到突变”的过程。可能经过冰盖表面的“融池形成与扩大”、“冰穴形成与水道延伸至基岩”、“由摩擦系数减小使冰川下滑加速”等渐变过程，只有“当冰川动能传递到末端,突然断裂,崩落于海面形成冰山”发生了突变，才可能被监视或考察者觉察。

拟探索以下三个问题：

一是北极地区升温速率快于全球的机理，找出格陵兰冰盖表层大面积融化的能量来源；

二是格陵兰冰盖表层融化面积突发性增加的机理，找出支配本次偶然现象的自然力量；

三是表面融水在整个冰川突发性消减的作用，以预示将来引发灾难性事件的可能性。

一、关于北极地区升温速率快于全球的机理探索

政府间气候变化委员会(IPCC)2007年发布的第4次报告指出:过去100年北极温度升高的速率是全球平均速率(0.740C)的两倍，即升高1.48度。而“在过去的20年中，格陵兰的平均气温已上升了3度”。[１]尤其是2007年夏季，格陵兰表面温度达到了4—6℃,[２]尽比1980年代中期冰盖内部-12.2℃高16~18.20C。[３]

同在一个地球上,为什么北极区域气温上升速率比全球平均快得多呢?由IPCC的第4次报告可见,近100年全球升温的时段主要集中在近50年:平均每十年升0.130C。这就表明,近5个十年上升了0.650C，而前5个十年只上升了0.090C。升温的原因主要是人为大量燃烧化石燃料(煤炭、石油、天然气)，排放C02等温室气体所致。对流层顶向下的净辐射,与1750年相比(称为“辐射强迫”)，全球每m2增加了1.72W，其中人为因素为1.6W，占93％；太阳辐射增加了0.12W，只占7％。人为因素与人口分布和经济发达程度直接相关。全球绝大部分经济发达国家和人口分布在N030~60(包括欧洲的绝大部分、中国长江以北、日本和美国等)。发电厂、工业锅炉、汽车也集中在此区域。以2007年为例,该区域人为排放的CO2、CH4、氮氧化合物及其他温室气体,其总量占全球排放量的55%,而该区域面积只占全球的18.3％。该区域向上空的温室气体“通量密度”达到245吨/km2.年。为全球平均数的3倍，是全球其他区域的6.7倍。其上空的温室气体浓度必然经常地高于全球其他区域。[４] 温室气体吸收地面向上的热幅射，再向下逆辐射，该区域地表气温升幅就会高于其它区域。加上其中的若干大中城市形成的热岛,使这一区域更暖,因而形成上世纪90年代北半球的暖冬。

地面较暖的空气必然上升，由图1可见，北半球冬季上升气流的位置大约在N030~40, 含较高浓度温室气体的气流,将沿“极地环流”的路线升至北极区上空。在极夜,对北极区气温影响可能不大。到了夏季，随着太阳直射北移，极地冷空气势力减弱。图1所示的气流上升

图1 北半球冬季经圈环流图

来源：潘守文等《现代气象原理》气象出版社1994年版P218

区将进一步北移。而N030~60区域内人类排放的温室气体并未减少，反而由于夏季开空调而增多。上升气流将浓度较大的温室气体输送到北极区上空。此时已进入慢长的极昼，较高浓度的温室气体产生较多的逆辐射能，在北冰洋冰面上逐步积累。一方面使边缘冰融入海洋，更多的热量使冰层变薄，易于融化。年复一年，北冰洋融冰面积逐步扩大。

1979~2000年北冰洋海冰平均面积770万km2，2008年9月12日减至452万km2，已接近2007年的413万km2的记录。[５] 而今年8月26日下降到410万km2。[６]比上世纪最后20年平均减少了360万km2。海冰厚度也逐渐变薄,上世纪80年代平均４.88m厚,2003年减至２.75m。[７]今年8月末N86048’己减至1.1~1.2m，雪厚0.11m。[８]图2的卫星照片更直观。

图2 2001年8月与2007年8月北冰洋海冰分布对比图