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对来自NOAA卫星资料(高级甚高分辨雷达)南极地表1982---2004年温度趋势图的分析结果表明,南极极区地表温度的趋势为冷,而南极半岛区(图左偏上)的趋势突出地偏暖。以上说的“地表温度”是指南极陆地表面几毫米和海面的,而不是南极地区大气的温度。对南极极区的趋势为冷的一个可能的解释是,南极四周海水温度偏暖,造成在南极大陆内陆有更多的降雪,从而使南极的高地区域变冷。另一个可能的解释是臭氧的减少。通常臭氧在极地平流层吸收紫外线使平流层增温,但是臭氧的减少使极地平流层趋于变冷,从而增强极地旋涡。它形成的绕极区的强风就像一堵大气栅栏,挡住了来自南极海岸的较暖空气向南极内陆移动。形成强极地旋涡是南极内陆冷趋势的一种解释[1]。实际上,更科学的解释是南极大陆周边的海洋绕极环流作用。南极半岛变暖使海冰大量融化,扩大了德雷克海峡通道,拓宽了绕南极环流,并隔断了对南极洲的向极热输送,因而使南极极区变冷。
早在20世纪70年代,南极大陆周边的海洋绕极环流作用就引起科学家的重视。Frakes指出,中始新世和早渐新世之间的总的温度下降,在整个新生代都是最急剧的。这种下降被认为由如下原因引起:1) 德雷克通道和塔斯马尼亚以南的通道开始为全球循环和气候上隔离的环极流打开了通路;2) 由于澳大利亚-新几内亚向北移动,吸热的赤道水面积缩小;3) 特提斯海关闭,不能使赤道环流通过。德雷克通道的打通可能形成了环极流,并隔断了对南极洲的向极热输送,因而产生了冰架和冷的底水[2]。同理,德雷克海峡被扩展的南极冰盖封闭,导致气候上隔离的环极西风漂流带的消失,加强赤道热流向两极的输送,使扩展冰盖趋于消失。这是南极冰盖不能扩展成南半球大冰川的一个重要原因[3,4]。
地质资料表明,德雷克通道在中周期和长周期的气候变化中起决定性的作用。德雷克海峡中的海冰进退关系重大,一个可能的模式是[5,6]:冰进导致德雷克海峡水流通量减少水位增高,部分受阻水流北上,加强秘鲁寒流,使东太平洋表面海水变冷,加强沃克环流,引发拉尼娜冷事件,增强赤道太平洋热流与南极环流(即西风漂流)的热交换,增温的南极环流使德雷克海峡冰退;冰退导致德雷克海峡水流通量增加水位降低,部分本应北上的水流转而进入德雷克海峡,使秘鲁寒流变弱,使东太平洋表面海水变暖,减弱沃克环流,使堆积在太平洋西部的暖水东流,引发厄尔尼诺暖事件,减弱赤道太平洋热流与南极环流的热交换,降温的南极环流使德雷克海峡冰进。东西太平洋海平面的反向升降和两极冰盖的消长将引起强烈的火山地震活动和大洋地壳跷跷板运动。
南极海冰季节性变化幅度较大。海冰净冰面积在2月最小,为2.3×106km2,在9月最大,为15.4×106km2,最大值约是最小值的6.5倍。南极海冰的长期趋势变化从70年代到90年代海冰有两个突变,一次发生在1975年底1976年(厄尔尼诺年)初,海冰由偏多迅速转变为偏少,另一次发生在1988年(拉尼娜年),是海冰由偏少缓慢转向偏多。海冰减少与厄尔尼诺有很好的对应关系[7]。南太平洋低纬度的海温,历年在3月附近为最暖,9月附近为最冷。1973年南半球冬季海冰的范围比夏季大大扩展;最小的出现在2月10日,最大的出现在7月16日[8] (与9月出现最大值的一般情况相比是特殊的异常现象)。与其相关的是,1972年4月~1973年2月是厄尔尼诺事件时期,1973年6月~1974年4月是拉尼那事件时期。对比两者的变化趋势可以看出,南极海冰和南太平洋的海温具有明显的相关性,即德雷克海峡冰冻线的季节性北移,关闭了德雷克海峡的”海冰开关”,导致秘鲁寒流的对应增强,是拉尼那事件发生和秘鲁沿海表层水季节性降温的主要原因。
如果一年里夏季海冰偏多,则冬季海冰偏少,季节变化比较小;若夏季海冰偏少,则冬季海冰偏多,季节变化比较大[7]。其原因是,夏季海冰偏多,德雷克海峡水流通量变小,秘鲁寒流增强,导致向极热输送增多,使德雷克海峡逐渐变暖和冬季海冰偏少;夏季海冰偏少,德雷克海峡水流通量变大,秘鲁寒流减弱,导致向极热输送减少,使德雷克海峡逐渐变冷和冬季海冰偏多。这种一年周期的冷热循环证实了德雷克海峡的海冰进退是全球气候冷暖的调控器,并引起相应的陆海地壳均衡运动。这就是德雷克海峡的海冰变化调控厄尔尼诺事件的机制,我们称之为德雷克海峡海冰的气候开关效应[8-10]。
2004年底,除了地震海啸,世界部分地区出现了罕见大雪[11]。南半球遭遇夏季低温[12]。中国结束了长达18年的连续“暖冬”[13-14]。
受强低气压影响,澳大利亚东南部气温骤降,并出现强暴风雨。首都堪培拉2月3日凌晨的最低气温低至7.1℃, 白天最高气温在16℃以下。新南威尔士州南部山区2日夜里出现降雪天气。墨尔本的最高气温从1日的36℃骤降至2日的13℃。这在地处南半球、2月份正值夏季的澳大利亚是罕见的。与此同时,受南极北上冷气团影响,阿根廷全国大部地区出现大风和暴雨天气,气温急剧下降,正值仲夏的季节,天气冷如深秋。首都布宜诺斯艾利斯2月1日早上气温降到9.4℃,创25年来2月份最低温度纪录[12]。
2005年2月德雷克海峡的最低温度记录,将使海冰面积增加,减弱南极环流,增强秘鲁寒流,使赤道东太平洋海温降低。这是2004年9月-2005年2月弱厄尔尼诺事件突然中断的原因。2005年5月以后,赤道东太平洋海温不断减低,2005年末可能发生拉尼娜事件[15,16]。这一预测已经得到证实。
据2006年4月21日出版的美国《科学》周刊312卷第5772期中的报告(Timing and Climatic Consequences of the Opening of Drake Passage, Howie D. Scher and Ellen E. Martin),科学家说,太平洋和大西洋看起来是在大约4100万年前在南美洲和南极洲的一个点连起来的,这比过去的许多估计要早,这项研究也许能使研究人员更好地了解造成约3400万年前南极洲冰川作用普遍出现的原因。这个名为德雷克海峡的通道的打开,被认为是南极绕极流(ACC)形成的关键的一步。如今,这个环绕南极洲的大洋流是南部海洋生产力的主要来源,而且人们认为ACC使温暖的海水不流向南极大陆。ACC也许通过在南极洲与较暖的低纬度水之间提供热隔离,在3400万年前南极冰架的形成上起过重要的作用。过去对德雷克海峡形成年代的估计最早为4900万年前,最迟为1700万年前,这就比较难分析德雷克海峡和ACC在南极洲冰川作用中起了什么作用。在这项新研究中,Howie Scher和Ellen Martin用来自鱼牙齿化石的同位素显示,来自太平洋的水在4100万年前通过德雷克海峡进入了大西洋。这比ACC 3500万年前形成的最后阶段以及早新生代温室气候变化后南极大陆主要冰架生长都要早许多。德雷克海峡的海冰开关作用再一次得到证实。
美国“生活科学”网站1月6日报道,最新的研究数据显示,2005年是自1800年温度记录保存以来的地球第二个最暖年。2005年全球平均温度比2002年以来的平均温度高出了华氏0.54度(0.3摄氏度)。不过,过去近30年来一直存在的一个令人迷惑的温度变化模型仍然在持续,多数显著的变暖现象发生在北极,北极冰川正以令人担忧的速度迅速消融。据美国国家海洋和大气局的数据显示,自1978年11月以来,北极圈气候变暖的速度比地球南部大部分地区的气候变暖速度整整快了7倍。美国阿拉巴马大学地球系统科学中心主任约翰•克里斯蒂说:“全球变暖其实看起来并不是全球性的。”自有可靠数据以来,全球自19世纪90年代至今最暖的5年依次为:1998年、2005年、2002年、2003年和2004年。过去27年间,地球平均温度上升了华氏0.63度,北极地区的温度则上升了华氏2度。克里斯蒂说:“电脑模拟一直预计由温室气体引起的全球变暖现象将会在热带地区最为严重。”然而,热带地区温度在过去27年中仅仅升高了华氏0.3度。燃烧释放的二氧化碳非常均匀地散布在全球,并非只集中在北极。所以过去27年间出现的北半球加速变暖的情况,好像并不能仅仅责怪温室气体。最有可能的原因是,这是一种我们从没想到的或者说根本不能理解的自然气候变化或循环[17,18]。温室效应的作用受到空前的挑战。
对来自NOAA卫星资料(高级甚高分辨雷达)南极地表1982---2004年温度趋势图的分析结果戳穿了温室效应万能的神话。
参考文献
1.玉珀 编译。南极地表1982---2004年温度趋势图。气象港-快讯。2006年4月27日(气象港*20060427*kx1981*朝霞*自NASA 每日图片 2006-4-27) http://qxg.com.cn/n/?fc=an&tid=50&id=5530
2.Frakes, L. A., 1979. Climates throughout geologic time. Elsevier Scientific Publishing Company,
Amsterdam—Oxford—New York, pp. 182, 192, 200, 223, 315.
3.杨学祥. 2003, 太平洋环流速度减慢的原因. 世界地质, 22(4): 380-384.
4.杨学祥. 地球流体的差异旋转与气候变化. 自然杂志. 2002, 24(2): 87-91
5.杨学祥. 厄尔尼诺现象的构造基础与激发因素. 西北地震学报, 2002, 24(4):367-370.
6.Yang Xuexiang, Chen Zhen, Chen Dianyuo, Qiao Qiyuan. Tides Effect Global Climatic Changes.
J. Geosci. Res. NE Asia, 2003, 6 (1): 82-88.
7.周秀骥, 陆龙骅, 卞林根, 等. 南极与全球气候环境相互作用和影响的研究. 北京: 气象出版社,1996. 1-5, 43-50, 74-85, 132~139, 370~392.
8.任振球. 全球变化. 北京:科学出版社. 1990. 60, 88
9.杨学祥. 厄尔尼诺事件预测. 科学技术与工程[J].2003, 3(2);155.
10.杨学祥. 青藏高原隆升的潮汐-均衡模式. 世界地质, 2003, 22(2): 119-123
11.国家气候中心。5200年前启示:地球气候重演历史。日期:2005-01-10。http://ncc.cma.gov.cn/Website/index.php?ChannelID=2&NewsID=280
12.王小玲,王启祎。南半球遭遇夏季低温。日期:2005-02-22。新闻来源:气候系统诊断预测室。http://ncc.cma.gov.cn/Website/index.php?ChannelID=2&NewsID=518
13.杨学祥。全球变暖:从科学到神话。国家气候中心。关于我们-相关消息专栏。http://ncc.cma.gov.cn/Website/index.php?ChannelID=83&NewsID=792
14.杨学祥。全球变暖:从科学到神话。 3-16光明网论文发表交流中心。http://www.gmw.cn/03pindao/lunwen/show.asp?id=3310
15.杨冬红, 杨学祥, 刘财. 海平面震荡与地震的关系研究. 世界地质, 2004, 23(4): 407-410.
16.杨冬红, 杨学祥. 德雷克海峡海冰开关效应与赤道东太平洋海温变化. 2005-8-2光明网论文发表交流中心. http://www.gmw.cn/03pindao/lunwen/show.asp?id=4954
17.杨学祥。温室效应证据不足中国不可盲目跟风。 2006-2-23光明网 - 光明观察 - 学术观点。 http://guancha.gmw.cn/show.aspx?id=6963
18.Robert Roy Britt. 2005 Ties for 2nd Warmest Year Ever, But Cause Still Uncertain. Live Science.
http://www.livescience.com/environment/060106_2005_heat.html
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