在过去的几十年里,特别是最近几年,北冰洋被一层海冰覆盖的面积一直在稳步缩小。但重要的不仅仅是面积——海冰的体积(考虑到其厚度)也至关重要,但传统上更难以测量。
2010年欧洲空间局发射的CryoSat-2卫星终于使科学家能够全面了解北极海冰的体积,最初五年的数据也带来了一些惊喜。
在夏季融化季末剩余的海冰体积,似乎比之前认为的逐年变化更大;数据显示,在连续几年下降之后,海冰体积在异常凉爽的2013年夏季之后猛增。
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一项回顾海冰体积数据的新研究的作者(该研究于周一在《自然-地球科学》杂志上详细介绍)迅速提醒大家,尽管出现了一年的反弹,但这并不意味着海冰正在恢复,因为总体趋势仍然是下降的。相反,CryoSat-2提供的视角将帮助他们更好地掌握海冰的未来。
关注体积
北极是地球上变暖最快的地区之一,平均气温上升的速度是全球平均水平的两倍。这种变暖导致海冰融化进入自我强化的循环:随着冰融化,暴露的开阔海面增加,意味着更多的阳光被深色海水吸收,而不是被明亮的白色冰层反射。
自1979年以来,通过能够观察冰面积变化的卫星测量,北极夏季海冰的最小范围以每十年接近14%的稳定速度下降。
然而,这些相同的卫星在测量体积方面却面临困难,而体积是一个关键的衡量标准,因为厚厚的冰层具有隔热作用,有助于调节热量从海洋到大气层的传递。反过来,这会影响到影响天气的大气环流模式。
海冰体积也很重要,需要了解其情况,因为了解影响海冰的所有因素可以为海冰预测模型和航运路线提供参考。(尽管与陆地冰不同,海冰融化不会影响海平面上升,因为海冰本身已经排开了海水,就像杯子里的冰块一样。)
CryoSat-2凭借其轨道和机载雷达,可以测量冰厚度。它通过从海水和冰面反射信号,然后根据信号差异计算厚度来实现这一目标。
“这太棒了,”主要作者,伦敦大学学院的博士生蕾切尔·蒂林说。“如果没有CryoSat,我们将无法做到这一点。”

2010年至2014年间CryoSat-2测量的秋季北极海冰厚度。图片来源:CPOM
并非恢复
虽然五年数据在海冰趋势的宏大背景下不算多,但它确实让蒂林和她的同事们获得了一些有趣的发现。
虽然从2010年到2012年海冰体积减少了14%,但在相对凉爽的2013年夏季(其状况更接近20世纪90年代)之后,海冰体积比前一年增加了41%。
科学家们认为,发生的情况是格陵兰岛和加拿大群岛周围传统上更老、更厚的海冰,在较为凉爽的夏季条件下“并没有像往常那样融化那么多”,“而且就像在整个夏季融化季都保留了下来”,蒂林说。
她和她的同事们从这项发现中得出结论,海冰可能比之前认为的更具韧性,在较为凉爽的融化季过后能够出现一定程度的反弹。
“我们几乎让时间倒退了几年,”蒂林说。
但是,她强调,这并不意味着海冰正在恢复,“因为它绝非恢复。”她说,一年的体积增加“并没有逆转这种长期下降的趋势”。
由于数据仅涵盖五年,因此必然限制了可以从中得出的结论。科罗拉多州博尔德市国家冰雪数据中心的海冰研究员朱莉恩·斯特罗夫表示,虽然很高兴看到CryoSat-2的数据得以发布,“但仅凭五年数据就对体积变化下重大结论,而不考虑所有不确定性因素,还是为时过早。”斯特罗夫没有参与这项新的研究。
蒂林和她的同事们期待着CryoSat-2未来能提供更多数据,该卫星计划运行到2017年,但目前没有类似的后续任务计划。他们希望这项研究能凸显此类数据的价值,并推动后续任务的开展。
“我们想要更多数据,”蒂林说。