北极海冰融化速度为什么超预期

■王致平王立东

（1河北省安全生产监督管理局 河北 石家庄050071；2河北威远生物化工股份有限公司 河北 石家庄050031）

北极海冰融化速度为什么超预期

■王致平1王立东2

（1河北省安全生产监督管理局 河北 石家庄050071；2河北威远生物化工股份有限公司 河北 石家庄050031）

北冰洋海冰融化速度为什么超预期？要找出其中的原因。把卫星照片作为研究对象，通过观察、对比、分析、判断、推理，再用科学测量数据进行验证。结果发现：是北太平洋白令海的暖水通过白令海峡，进入了北冰洋，从而造成冰盖融化。白令海的暖水主要来自太平洋的暖流，从赤道的暖池向北的黑潮到北太平洋暖流，再到阿拉斯加暖流，之后进入白令海。

卫星照片分析判断科学验证暖流融冰

全球变暖是当今世界极为关注的最大生存环境问题，而全球变暖最为显著的信号就是北极冰快速融化。国际组织和各国政府科学家集中了大量人力、物力、财力用于研究北极海冰融化的方方面面，为此作了多种计算机模拟方案，然而一个奇怪的问题一次次发生，与卫星观测的北极冰融化速度相比，计算机模型数据都显得非常保守。

此问题不解决，将对全球应对气候变暖的政策制定造成负面影响。

法国国家科学研究中心（CNRS）于2011年9月29日发表在[地球物理研究期刊]文章里介绍：近几十年来，北极冰层大幅减少，远超出气候模型的预测。跨政府“气候变迁问题小组（GIEC）”模拟了

北极冰层在气候暖化影响下的消失状况，预测夏季冰层即将在本世纪末消失殆尽。不过比较30年来详尽的卫星观测结果，1979-2008 年间，北极冰层 変薄的速度比气候模型预测的快了4倍。分析的主要原因是模型主要是以全球性变暖（全球平均温度）为基础，而不是以区域性的变因为基础。

但是“区域性变因”是什么？文章认为，科学家发现，近几十年来，北极冰层漂移的速度急剧增加，使其更容易向弗拉姆海峡的南方移动，离开北冰洋然后融化。这一机制应该就是造成今日北极海冰消失的原因[1]。

我认为，这应当是原因之一，但不是重要原因。

国际组织及各国政府的科学家编制的计算机模型之所以不准确，

不能反映北极的实际情况，肯定是在分析海冰融化的原因上，缺少一个或几个重要因素。

北极海冰融化是一个多因素综合作用的结果，应当包括全球气温升高、太阳辐射、洋流温度、洋流流向、冰层是否在陆地上等等。

南北极的两个冰盖，都处在一个地球里，同一个大气层下，同一个太阳照射，为什么北极冰盖融化的快，而南极冰盖基本没有变化呢？比较结果是南极冰盖在大陆上，受海洋影响小；北极冰盖除了格陵兰岛上的冰盖外，基本上都在北冰洋里。所以，海水的状况，是冰盖融化快的主要因素。而全球气温升高、太阳辐射只是北极冰盖融化快的辅助因素。

我的研究目的是找出北冰洋冰盖融化快的这些主要因素，为制定应对之策提供依据。

经过几年研究，找到了2个主要因素：即北太平洋白令海的水温及白令海海水的定向流动。具体说，是北太平洋白令海的暖水经过白令海峡进入了北冰洋，对冰盖进行融化、冲刷，而漂浮的冰又离开了北冰洋，向北大西洋漂移，使得北冰洋冰盖快速融化，尤其是在夏天更甚。

1 研究方法

既然卫星照片真实的反映了北极冰层融化的情况，为什么不拿卫星照片作为我们的研究对象呢？我们采用了这个简单而有效的方法：充分利用卫星观测图片资料，进行反复观察-对比-分析-判断-推理，再调查补充相关科学依据，得出分析结果，反过去对卫星照片资料进行验证，找到了北冰洋海冰变化的内在规律。

2 研究经过

2.1 美国宇航局地球观察站的卫星视频资料

美国宇航局地球观察站2015年公布了一组卫星照片，展示了北极海冰在近30年里令人忧虑的变化，见图1[2]，“上帝之眼官方网站”搜索[迄今最惊人的照片！美国公布15年最佳地球卫星照片]中第5个视频图片。

从视频图片可以看出：在每一年的冬夏交替，冰层面积同时呈现多、少交替；冰层的融化是从白令海峡开始，并向北向东推进，而北冰洋的中东部，海冰变化不大，格陵兰岛上冰层几乎没有变化；白令海峡北部的北冰洋和北太平洋白令海的温度变化趋势是互动的；在夏季，靠近白令海峡的北冰洋西部的温度高于东部。这些情况说明，北太平洋白令海的暖水通过白令海峡进入了北冰洋，融化了冰层。

图1美国宇航局地球观察站公布的北极冰层融化的视频照片

2.2 “上帝之眼”网站的2张卫星照片

2012年03月05日上帝之眼>>新闻频道>>报道>>正文“卫星地图看古老北极海冰正消失”的文章里，公布了2幅卫星照片，分别呈现了1980年和2012年北极海冰的覆盖范围。在照片中，多年冰呈亮白色，普通海冰呈淡蓝色至乳白色。见图2、图3[3]。

图2 1980年北极海冰的覆盖范围甚广

图3 2012年北极海冰的覆盖范围则像融化的雪糕

通过对2个图片中多年冰层的面积、形状、消融区域的位置进行对比、分析，可以看出：在白令海峡北侧，北冰洋的多年冰开始逐步消失，消失的面积向东、向北越来越大，而格陵兰岛上的冰盖变化很少。这些情况可以判断：北冰洋里的多年冰层融化所需的热量，主要是来自海水里，而不是来自大气里，也就是说，全球变暖造成的大气温度的升高，不是北极多年冰层融化的主要原因。否则，北冰洋的冰盖与格陵兰岛上的冰盖应当一起融化。进一步推理认为：北冰洋多年冰层融化的主要原因应当是北太平洋白令海温暖的海水通过白令海峡进入到了北冰洋，对多年冰层进行融化、冲刷，使得北冰洋多年冰层快速减少。

2.3 北冰洋多年冰盖是先从浸没在水中部分融化的

煤矿中煤层的塌方、石矿中石层的塌方、危楼的倒塌，都是底层的基础被掏空或损坏造成的。北冰洋多年积冰的塌方，也是浸没在水中的基础冰被融化后而造成的。冰层上面的流水才是太阳辐射和空气温度升高造成的表层冰的融化，然而这个影响是局部的、较小的。见图4、图5。

图4 由于多年冰的坍塌而形成的冰墙

图4是英国《每日邮报》2009年9月3日公布的一张挪威北极地区冰川融化的照片，照片中融化的冰壁内出现了一个女人哭泣的脸，融水成为这张脸流下的伤心泪。冰川专家证实，形成哭脸的冰帽每年最大萎缩160英尺(约合49米)，这种令人担忧的现状已经持续了数十年之久[4]。这个冰美人好像在哭泣着说：“下半身太热了，我实在坚持不了啦”。

2.4 北太平洋的暖水进入北冰洋的证据

北冰洋冰层融化,最关键的区域是白令海峡，是白令海峡控制着太平洋和北冰洋之间海水的流通，从而控制着北冰洋冰层的融化程度。见图5。

图5 白令海峡周围地图

2.4.1 白令海峡较浅，为白令海的暖水通过白令海峡进入北冰洋创造了条件。

白令海峡位于亚洲最东点的迭日涅夫角和美洲最西点的威尔士王子角之间，在亚洲东北端楚科奇半岛和北美洲西北端阿拉斯加之间。北连楚科奇海，南接白令海。白令海峡，西经169°0′，北纬65°30′，约85千米宽，深度在30-50米之间，平均水深42米，最大水深52米，海峡的狭窄和水浅阻止了北冰洋和太平洋间深层水（冷水）的交换[6]，而北太平洋的白令海0-50m的暖水层则可以顺畅的进入楚科奇海，到达北冰洋的纵深。

2.4.2 白令海确实有暖水层存在

根据1999年7-9月中国科学家首次北极考擦，在560N断面的考察现场资料,以及美国国家海洋数据中心的多年平均温盐资料（Levitus94资料）研究的结果：白令海的海水主要来自北太平洋。白令海主要有4个水团组成,分别是白令海表层水团、白令海中层水团、白令海深层水团和陆架混合水。白令海夏季表层水,受辐射增温的影响（作者：主要是太平洋暖流影响）,0~20m层温度7月可达7~8C0，这是典型的夏季表层水的特征.因此,常把0~20m层称为夏季表层水的上均匀层。从均匀层向下,温度开始降低,到50m处,温度还在3C0左右，我们通常将50 m层以上水层,称为夏季表层水，从夏季表层水向下,温度随深度增加继续降低，冬季残留水的最低温度,大致位于85~150m的水层内，温度低于2C0,达到垂直剖面上的温度的最低值.这一温度极小值层,属于冬季残留水[7]。

0-50m的8-3℃的暖水进入北冰洋，对于北冰洋冰层来说，是个巨大的热量来源。

2.4.3 通过白令海峡的暖水有很大的量

在2003年7和9月两个时间点，对白令海峡64.3°N纬向断面镭同位素的研究表明，北太平洋水进入北冰洋的路径可能主要有3支,分别为白令海峡西侧的阿拉德水、白令海峡东侧的阿拉斯加沿岸水和中部的白令海陆架水，见图6。由于白令海的海平面高度高于楚科奇海，所以白令海海水可通过白令海峡进入楚科奇海，其流量约为0．6×106～0．8×106 m3／s[8]。

经计算,北太平洋白令海水深0-50m暖水（8-3C0）通过白令海峡进入北冰洋楚科奇海的水量，每天就是518.4-691.2亿m3，相对于北极海冰的低温，流入了大量的热量，这些热量蕴藏在海水里，促使浸没在北冰洋水中的基础海冰快速融化而造成多年冰的坍塌，进而使北冰洋海冰融化。

可见北太平洋白令海通过白令海峡流入北冰洋楚科奇海的暖水，对北冰洋冰层融化起到了多么重要的作用。回过头来，对比一下

图3“2012年北极海冰的覆盖范围则像融化的雪糕”的形状，是多么一致啊。

图6 白令海峡镭同位素研究采样站位(箭头仅表示海流方向)

2.5 北太平洋暖水的热力来源

世界各大洋之间及各大洋内部的水是流动的,这就是洋流,洋流又分为暖流和寒流。洋流的主要动力是水面的高低（压头）,水总是从高水位向低水位流动的。风、海岸线、海盆也影响海流的方向，但水位高低是海水流动的主要动力因素。

太平洋赤道附近暖池是太平洋全境表面温度最高的区域，也是造成太平洋暖流持续向北流动的热力和动力来源。图7是交通部中央气象局网站(台湾): 溫 圖太平洋海 分析 。明确的显示出太平洋暖池的位置和面积。

图7 太平洋表面等温曲线图（30C0以上区域为暖池）

2015年8月28日，是本年度15C0等温线最靠北的一天，这时暖池距离北极最近。

赤道附近暖池的热水,在北赤道洋流裹挟下，向西、向北流动,形成黑潮，在日本东面，受海岸线影响折向东北，形成北太平洋暖流，直抵美国西海岸，又沿北美洲海岸向西北，形成阿拉斯加暖流，直至白令海，这便是太平洋中从赤道北上的一股暖流,这个被分为三段的暖流所携带的热量，大部分应当是太平洋暖池的热量。见图8 [10]。

图8 世界主要洋流

3 研究结果

充分利用卫星视频照片和图片，采用反复观察、对比、分析、判断-推理，得出初步结论，再寻找科学证据进行验证的方法，科学、合理的找到了北极海冰（比计算机模型预测的结果）快速融化的原因：太平洋暖池的海水，在北赤道洋流的裹挟中，向北流动形成黑潮、北太平洋暖流及阿拉斯加暖流，直至白令海，这便是太平洋中从赤道北上的一股暖流，白令海的暖水通过白令海峡流入北冰洋的楚科奇海，海水携带的大量热量，使北冰洋多年的冰盖在海面以下底层首先融化，从而造成多年冰盖坍塌，冰层被融化、冲刷，形成浮冰，流出北冰洋而完全融化，一部分海水经过北冰洋进入弗拉姆海峡的南方。

造成北冰洋多年冰盖快速融化的两个主要因素，一个是北太平洋的暖水所提供的热量(每年8月末9月初暖池位置最靠北，距离北极最近)，一个是太平洋的水定向流入北冰洋。全球变暖及北极的太阳辐射，则促进了北极海冰融化的过程。

4 结论与讨论

通过几个北极冰层融化情况的卫星照片，以及我国科学家在白令海及白令海峡的实际测量的资料，经过科学分析，对比判断，证明白令海的暖水通过白令海峡进入北冰洋，是北极多年海冰快速融化的主要因素（尤其夏季），赤道附近的暖池向北形成的暖流，则是热量的提供者。而全球变暖和北极地区太阳辐射只是起到了促进作用。

那么全球怎么变暖了？世界主流认为是工业化形成的温室气体，造成地球热量减少散失的结果。我认为这是原因之一。

全球海洋赤道附近的暖池，形成的暖流，分别向南北极方向流动，使全球海洋温度升高，从而温暖了大气层，这可能是更重要的原因。

然而，赤道附近暖池是怎么形成的，其热量的来源在哪里？应当予以研究和探讨。

[1]驻法国代表处科技组气候模型低估北极冰层消失的速度 [DB/OL]2011.11.29来源豆丁网

[2]上帝之眼网站 迄今最惊人的照片！美国公布15年最佳地球卫星照片 [DB/OL] 2015-05-28来源：网络编辑：上帝之眼：首页>新闻频道>编辑推荐>正文

[3]作者：佚名卫星地图看古老北极海冰正消失 [DB/OL]2012年03月05日上帝之眼>>新闻频道>>报道>>正文来源：新浪网

[4]编辑耿宁哭泣的冰川 [图][DB/OL]2009-09-04来源：兰州晨报

[5]飞卢美图网挪威游客近距目睹巨大冰川轰然倒塌入海图片 [DB/OL]您的位置：美图大全>美图库>风景>国内风光>挪威游客近距目睹巨大冰川轰然倒塌入海图片

[6]好搜百科：白令海峡编辑词条 [DB/OL]

[7]高郭平,侍茂崇,赵进平等1999年白令海夏季水文特征分析 [J]【海洋学报】2002年01期8-16

[8]陈敏,李艳平,邱雨生等白令海峡水团来源的镭同位素示踪 [J]海洋学报 (中文版) 2011年02期69-76

[9]交通部中央气象局网站(台湾):太 平洋海 溫分 析 圖[DB/OL] 首 頁>觀測>海 溫分析>太平洋海溫 分析圖

[10]作者:lrx世界著名的九大暖流 [DB/OL]来源:搜博志2013-02-14

Why is Arctic sea ice melting faster than expected

Wang Zhi-Ping1,Wang Li-Dong2
(1.Hebei Administrator of Work Safety,Shijiazhuang City,Hebei,China 050071;2.Hebei Weiyuan Biochemical Co.LTD,Shijiazhuang City,Hebei,China 050031)

Why exceeded expectations Arctic sea ice melting?Study on satellite photos to be seen,comparison,analysis,judgment,reasoning and scientific data.It was found that the Bering Sea is warm water in the North Pacific through the Bering Strait into the Arctic Ocean,causing ice to melt.Bering Sea warm pool heated mainly from the equator,the warm Kuroshio and Alaska.

Satellite photos；Analysis and judgment；Scientific verification；warm current；Ice melting

X[文献码]B

1000-405X（2016）-12-341-3