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南极升温、冰架崩塌,是时候重新认识它了

发布日期:2022-04-11 12:24    点击次数:103

南极洲多个考察站3月18日测得创纪录高温。其中,康科迪亚南极考察站(法国、意大利)测得-11.5℃,比同时期历史平均气温高出近40℃。北极部分地区3月中旬气温较历史同期平均水平高出约30℃,有的地区气温甚至逼近或达到冰点。南北两极季节相反,同时出现极端高温天气很不寻常。

这次南北极升温的范围之大、升幅之高、偏高之烈为人类有可靠观测以来首次,是今年以来全球最大的极端天气事件。相比而言,南极大陆的升温极端性,比北极更强一些。异常的高温天气,使南极地区东部、约1200平方公里的康格冰架崩解,面积与美国城市洛杉矶相仿。所幸的是,这次冰架坍塌对海平面的影响比较小。

南极很干燥,因为受特殊的地理位置和大气运动的影响,降水少,并且都以固态形式,空气湿度堪比撒哈拉沙漠;这里常常狂风肆虐,有地球上少见的12级以上大风……南极还有很多我们不了解的地方,只有在掌握南极独特的地理位置和自然知识的情况下,我们才能更好地保护它。

南极的夏天是什么样?

南极洲总面积1424.5万平方公里,其中大陆面积1239.3万平方公里,陆缘冰面积158.2万平方公里,岛屿面积7.6万平方公里。南极只有夏、冬两个季节,每年的4月至10月是南极的冬季,11月至次年3月是南极的夏季。冬天的低温则是比较符合我们对南极的印象:冰天雪地。但其实南极也有多姿多彩的一面。

随着夏天的临近,气温逐渐升高,内陆地区平均温度回升到-20~-35℃,冰层开始融化,贮存在其中的少量空气被释放出来,浮游植物迅速生长,南极生物链渐渐苏醒。

新年前后,很容易在南极低纬度的海岛上见到贼鸥、信天翁等候鸟的身影。这段时间里,南极海域猎物丰富,再加上几乎没有人类和天敌的打搅,真是一个不错的“避暑胜地”。

每当夏天,冰层之下,海洋生命欣欣向荣地繁衍着。那些长途跋涉数千公里来到南极觅食的座头鲸和须鲸,在梦幻般的的冰山之间游弋。

这里还生活着一种人们不怎么注意的“小透明”:它们生物量惊人,能形成面积达上百平方公里的集群。它们不光是南极生物赖以生存的食物,还因为能够“固碳”而影响着全球气候,它们就是——南极磷虾。

南极磷虾是南大洋浮游动物的典型代表,它支撑起了整个南极的生态系统,是蓝鲸、长须鲸、企鹅、海豹和很多鱼类的重要食物来源。它达到了惊人的生物量,目前最保守的估计是6.5亿-10亿吨。

南极磷虾吃掉藻类后,会有相当部分的有机碳随粪便、蜕壳、尸体沉入海底,最终积存在海洋深处,其中粪便为主要形式。这就是所谓的“固碳”作用,它能有效地减少大气中过多的二氧化碳。对南极磷虾资源的保护,维护生态平衡和实现可持续发展越发显得重要。

每年11月前后,南大洋的海冰迅速融化,这为南极科学考察提供了绝佳窗口,各国纷纷选择在此时派出考察队前往南极。直到来年3月,南极进入冬季,绝大部分考察队员也将在这时撤离。

“南极冷不冷?”

“不冷,没有北京冷。”

以上对话可能会让人迷惑,为什么南极还没有北京冷?一方面是季节因素,南极的夏天,游客通常能到的南极半岛,是南极大陆气温最高的地方,2020年1月1日的实测气温是零上4摄氏度。另一方面,是全球变暖。

2022年2月7日,南极的皮诺拉海峡冰川正在融化

南极有南极光吗?

地球受到臭氧层的包裹,再加上地球磁场能够保护地球大气不被太阳风吹走,所以太阳风一般都是吹拂过地球,并不会直接穿透磁层,因此太空中的高能粒子也就无法影响地表和大气层。

但是臭氧层和磁场都并非无孔不入。在南极大陆的上空存着巨大的臭氧空洞,来自太阳风的带电粒子得以进入地表,与高层大气中的分子和原子撞击发光,就形成了美丽的极光。

空间站拍到的澳大利亚地区的南极光

除了臭氧空洞,地球磁场同样有着“通道”。如果把地球按照由北极到南极看作我们熟悉的直条磁铁,磁力线应当是闭合的,从南极(磁北极)发出最终回到北极(磁南极)。

但是由于太阳风对磁力线的挤压,在南北纬65—75度附近的位置出现了敞开的磁力线,换句话说,这里的磁力线没有回到极区,而是被携带有磁场的太阳风所拖拽伸长,最终在地球背向太阳一侧形成几乎平行于黄道面的磁场。

图自《中国国家地理》2015年06期

这个闭合与敞开磁力线的边界便是高能粒子流向地球的主要通道,这也导致我们观察到的极光的最强部分,一般分布在一个以磁极为中心的环形区里。

所以想看极光也并非越靠近磁极点越好。极光分布在一个环形区域内,磁极附近反而看不到极光。

而且,地球每次出现极光,都是南北两级同时发生。大多数人都是在北极看极光,见过南极极光的人很少。因为即使有幸踏足南极,大多数人也都是在夏季,由于极昼,天始终亮着,有极光也看不见。

图自《中国国家地理》2015年06月

为什么南极没有北极熊?

按照板块漂移学说来看,北极圈并非是一块独立的大陆,许多大陆板块都在北极圈内。在地球历史上的冰期里,巨大的冰面也将北冰洋和陆地连接在一起。

一些生活在北半球高纬度地区,而且皮毛厚、能够抵御北极严寒的熊适应了这种自然条件,在冰面和陆地间生活,捕猎海水中的鱼类和陆地上的其他动物为生,便成了如今的北极熊。

根据研究显示,现在的北极熊很可能是源自大约20万年前爱尔兰的棕熊。

北极熊在say hi

与北极截然不同,如今的南极洲是一块单独的大陆。据板块漂移学说,以前的南极大陆原本是与多个大陆板块衔接在一起,受到地球内部驱动力,最终分崩离析瓦解成了现在的孤立的大陆。

当时的南半球几乎没有熊,而且熊也不擅长游泳,难以跨越大洋,所以历史上南极一直就没有熊这个物种的存在,也就不可能进化出“南极熊”。

不过,北极熊这样的物种,也许能够适应南极的边缘地带。一是北极熊的皮毛和皮下脂肪很厚,能够抵御严寒;二是南极洲边缘既有陆地也有浮冰,与北极熊生栖、觅食的环境相似;三是南极有许多动物,像企鹅、海豹等,北极熊比它们强大得多,是充足的食物来源。

最后,假如南极有熊,那应该叫南极熊还是北极熊呢?

如果有“南极熊”,南极的企鹅也许会不复存在

为什么南极的陨石特别多?

1912年,澳大利亚南极探险队在南极发现了第一颗陨石。1969年,人们在南极地区发现了代表4种类型的9颗陨石,从而意识到在南极存在陨石的搬运和富集机制,轰动了科学界。

现有的陨石63%都采集于南极这片冰雪大陆,截止到2019年4月26日,全球陨石数据库中共记录了69230块陨石,其中43723块陨石发现于南极。

南极冰流域和陨石采集点分布图

图源:《中国国家地理》2019年05期

南极陨石主要分布在东南极冰盖东侧边缘和横贯南极山脉两大区域。从概率上来讲,陨石坠落到地球上各处的概率是一致的,那么为什么在南极富集了这么多的陨石呢?

南极陨石,摄影/林杨挺

图源:《中国国家地理》2019年05期

首先,因为南极拥有低温、干燥的特殊气候。坠落在南极冰盖的陨石被封存于冰层中,避免了液态水对陨石的侵蚀和污染,为陨石长期保存提供了重要的条件。目前已发现南极陨石居地年龄最久已达280万年。

第二,因为南极的陨石富集机制,南极冰盖中央厚,四周薄,冰在重力作用下向四周流动,根据冰流的运动方向可以划分出一个个冰流域,陨石随着冰流向南极四周的海洋运动,如果遇到山脉的阻挡,冰流速减缓、汇集后发生消融,陨石就被富集在了南极的山脉周围。因此,南极四周的山脉所在地都是潜在的陨石富集区。

南极陨石富集机制

图源:《中国国家地理》2019年05期

第三,在南极回收陨石的另一有利条件是深色的陨石在蓝冰上易于识别。

除了一些常见的陨石外,南极陨石中还出现了一些特殊类型的陨石,如月球陨石、火星陨石、灶神星陨石(HED族)、非平衡球粒陨石等。从这些特殊类型陨石可获得类地行星以及早期太阳星云形成与演化的重要信息。

南极为什么有“粉雪”和“绿雪”?

在我们的印象中,南极的颜色就是白色,白色的冰、白色的雪。南极的土地也不全都是白色,即使是在这样一个冰天雪地的世界里,生命依然顽强地存活着。

2020年2月,有很多人在网上看到南极的雪被染成了红色,颜色显得十分怪异,各种花名也随之而来:“果酱雪”,“覆盆子雪”,甚至“血浆雪”,最常见的称呼则是“西瓜雪”,其实这些都是“极地雪藻”的手笔。

2020年5月,英国剑桥大学的一个研究小组利用欧洲气象卫星的遥感图像,在南极半岛南纬68度以北监测到了1679块雪藻群落。他们根据监测结果制作出了南极半岛第一幅雪藻群落分布图,并标注出了不同群落雪藻细胞的平均浓度。

图源:《中国国家地理》2020年12期

雪藻与大多数藻类不同,它十分耐寒,广泛分布在北极、南极,以及阿尔卑斯地区等极端冰雪环境中。在寒冷的冬季,它们处于冬眠静止状态,但是一旦阳光足够温暖,藻类就开始复苏。南极地区的雪生藻类从颜色上可以分为绿藻和红藻,所谓的绿藻就是指叶绿素含量较高的含衣藻和小球藻,而红藻则是胡萝卜素较多的拟衣藻。

南极半岛格雷厄姆地的一座岛屿上,一群企鹅站在粉红色的雪地中

图源:《中国国家地理》2020年12期,摄影/Hemis

粉红色的雪,看起来很浪漫,但是如大面积出现这情况,会威胁到生态系统。虽然这些雪藻本身没有危害,但是它们却是加速冰川融化的幕后推手。在藻类未出现的区域,冰可以反射80%的太阳辐射。红色雪藻可以使积雪表面的反射率下降到约60%,绿色雪藻甚至可以使之下降到45%。

这种由微藻爆发导致的冰雪界面生物性暗化大幅降低了阳光反射率,加速了冰雪融化。雪藻会让南极的融雪增加,而融雪增加又加剧雪藻生长,形成恶性循环。

然而,雪藻爆发并非毫无正面影响。森林通过光合作用而吸收二氧化碳,同时释放氧气。其实微藻的固碳量也极为可观,它们通过光合作用固定的二氧化碳,占全球二氧化碳固定量的40%以上,南极区域爆发的雪藻是南极大陆最重要的二氧化碳吸收器。

冰川融化,冰架坍塌一直都未停止过。

极地气温异常如果经常发生,还将会带来深远的影响——生活在极地的动物可能面临着生存困难;全球海平面的升高;一些在冰层中的病菌也有可能重生。全球变暖是人类面临的一大挑战,需要全球所有国家和地区,以及我们每一个人的努力。

【参考文献】

[1]李斌.我们都爱“欧若拉”.《中国国家地理》2015年06期.

[2]单之蔷.南极盛产陨石.《中国国家地理》2019年05期.

[3]秦昭.微藻爆发 南极的“喜”与“忧”.《中国国家地理》2020年12期.

[4]秦昭.南极磷虾 南大洋的“超级英雄”.《中国国家地理》2021年07期.

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