美国每人每年导致北极海冰融化60平方米

本文为网易科学专稿，“科学人”网易科学旗下深度原创类栏目，每周二和周五推出。投稿请联系：mike300@126.com

面积不足1500万平方公里的北冰洋位于地球最北端，是全球四大洋中面积最小和最冷的。在寒冷的冬季，北冰洋上的冰层覆盖面积超过1000万平方公里。然而随着全球变暖，北冰洋上的海冰正越来越少。许多研究显示，人类活动导致气候变暖，成为北极海冰融化的罪魁祸首，特别是发达国家人口。那么按照比例计算，每个人应为北极海冰融化担负多少责任？

美国人均导致60平米海冰融化

马克斯-普朗克研究所与英国伦敦帝国学院大学研究人员提交的最新论文提供了答案。研究显示，大气中的碳含量与北冰洋中夏冰数量存在线性关系。大气层中排放的二氧化碳没增加1吨，北冰洋上的夏冰就会融化约3平方米。类似的气候科学统计数据很少，但这个数字立即将个人与整个地球联系起来，值得我们所有人关注。

美国人（以及其他发达国家公民）总是在向大气层中排放大量二氧化碳。如果你是美国人，从10月15日以来，你可能已经向大气层中排放了1吨二氧化碳。在高速公路上驾车行驶4000公里，就相当于向大气层中排放1吨二氧化碳。从华盛顿特区乘飞机往返旧金山2次，也相当于释放了1吨二氧化碳。仅仅使用电子设备，美国每户家庭平均每年相当于向大气层中排放二氧化碳6吨。

在此基础上，我们来进行二次统计。每向大气层中排放1吨二氧化碳，就会导致北冰洋中的夏冰减少3平方米。换句话说，每个美国家庭仅照明和使用冰箱每年就导致18.6平方米的北冰洋海冰融化。总的来说，美国人平均每人每年会导致60平方米北极冰融化，这还是只按照美国人均每年排放20吨二氧化碳计算。

最多30年北冰洋夏冰全部消失

这项研究首次在二氧化碳排放与北冰洋夏冰融化之间建立起联系。北冰洋中的海冰会随着季节发生变化，夏季减少，冬季增加。但是总体来看，北冰洋中夏冰的覆盖面积越来越小，今年创下史上第二低值纪录，但是寒冷的北极冬天可帮助冰层快速恢复。

研究人员估计，如果这种趋势继续持续下去，北冰洋上的夏冰迟早会全部消失。这个时间不会是具体的某年，而是与二氧化碳排放量有关。当大气层中增加1000亿吨二氧化碳时，夏冰将会全部消失。论文作者、马克斯-普朗克研究所(Max Planck Institute, MPI)的海冰研究负责人迪尔克·诺茨（Dirk Notz）说：“以当前排放率计算，我们将在25年到30年内将达到临界值。夏冰是否消失与时间无关，而是与温室气体的总排放量息息相关。因此，如果我们能够减少排放温室气体，这个临界点就会后延，就是如此简单。”

大气层中增加1000亿吨二氧化碳也会促使全球温度上升2摄氏度。2015年，巴黎气候变化大会通过了全球气候变化的新协议，即把全球平均气温升高幅度控制在比工业化前高2摄氏度之内。诺茨说：“当我们排放1000亿吨二氧化碳时，我们就会达到全球气温上升2摄氏度的目标，北极夏季将再也没有冰。这意味着，全球气温升高2摄氏度的目标不足以保证北极夏冰继续存在。”

诺茨与论文的另一位作者、伦敦帝国学院大学教授、国家冰雪数据中心资深科学家朱利亚尼·斯特罗伊夫（Julienne Stroeve）分析了50多年的观测数据，并制定了全球模型。他们发现，北冰洋夏冰消失的速度比模型预测的更快。换句话说，现有模型并不能准确反映出大气层中的碳含量。在去年的类似研究中，诺茨与斯特罗伊夫首次确定，全球平均气温与北极夏冰之间也维持着线性关系。而新的研究，将个人因素纳入其中。

冬季海冰或在本世纪末消失

美国华盛顿大学大气科学教授塞西莉娅·彼茨（Cecilia Bitz）并未参加研究，但她称诺茨等人的发现“相当惊人”。她说：“我曾站在海冰上，当我站在上面时，我觉得自己占据了大约1平方米大的海冰。想象下，由于我使用化石燃料导致每年大约60平方米的海冰消失，这相当令人震撼！”

彼茨表示，还没有任何研究或统计能够以如此直观的方式，显示出北极夏冰消失与全球气候变化有关。但是二氧化碳增加为何导致北极海冰减少？研究人员还不清楚。但诺茨和斯特罗伊夫在他们的论文中勾勒出广泛的概念模型，他们认为：来自太阳的光线与被困在大气层中的热光线，促使寒冷的北冰洋被加热。随着冰层温度升高，这些海冰必须维持降温，以便保持系统平衡。换句话说，当海冰融化时，其边缘会向更远的北方延伸，那里太阳光线不太强烈。

但是其他研究人员怀疑称，困在海洋中的热量也是导致海冰消失的重要原因。但是很少有证据显示，北大西洋或太平洋变暖与全球气温上升有线性联系，为此诺茨与斯特罗伊夫拒绝将其列为主因。但彼茨表示，这可能只是缺少证据，高纬度地区海洋热量数据观察的太少。

诺茨和斯特罗伊夫的论文主要有两个重要意义。第一，它会促使气候模型制作者加紧在北极的建模工作。彼茨说：“相对于模型来说，观测的方法更为敏感。那会帮助我们了解如何更好地建模，以及如何解释它们。”第二，论文中进一步表明，如果大气层中的二氧化碳浓度下降，北冰洋中的海冰可能会很快恢复。

在几年前的另一项研究中，诺茨与斯特罗伊夫曾利用一系列气候模型，评估夏季海冰减少直至消失产生的影响。目前，海冰在冬季依然可以恢复大部分。诺茨表示：“这并非说我们将失去所有海冰，它们在冬季会重新恢复。冬季海冰很可能在本世纪末消失。如果人类能够控制温室气体排放，夏季海冰可能会坚持更长时间。”

北冰洋融化带来生态巨变

海冰融化可能导致海平面整体上升，处于海平面附近的陆地将会被淹没，海岛也将不复存在。

此外，随着大量淡水流入大洋里，将改变洋流和环流，甚至影响全球气候，增加罕见极端天气发生概率，比如欧洲、北美地区的暴风雪和倒春寒。