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北极过渡到新的气候状态

  • 科学
  • 2020-09-15 08:28:23
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根据一项全面的北极条件新研究,快速变暖的北极已经开始从主要处于冰冻状态转变为完全不同的气候。

上纬度地区的天气模式每年都在变化,或多或少有海冰,冬天更冷或更热,以及雨雪长或短的季节。但是,美国国家大气研究中心(NCAR)的科学家进行的一项新研究发现,北极地区现在已经变暖得如此之快,以至于其逐年变化都超出了以往任何波动的范围,这标志着向“新北极”的气候体制。

这项研究的主要作者,NCAR科学家劳拉·兰德鲁姆(Laura Landrum)说:“变化速度是惊人的。” “在这样一个快速变化的时期,对过去天气模式的观察不再显示出明年的期望。北极已经进入了与几十年前完全不同的气候。”

在这项新研究中,Landrum及其合作者NCAR科学家Marika Holland发现,近几十年来北极海冰融化非常严重,以至于即使是异常寒冷的一年,夏季海冰的数量也不再像以前那样大。 20世纪中叶。到本世纪中叶,秋季和冬季的气温也将足够温暖,进入统计上明显不同的气候,随后是降水的季节性变化,这将导致降雨量增加而不是降雪的月份增加。

在研究中,Landrum和Holland使用了数百个详细的计算机模拟以及对北极气候条件的观测。大量数据使他们能够从统计学上定义“古老北极”的气候边界,或每年自然发生的多变性,然后确定何时人为变暖将北极推向自然界限之外,进入新的气候。

该研究使用的未来预测基于未来温室气体排放的高端情景,即RCP 8.5的轨迹。但是,该文件指出,减少排放将减少北极地区的气候变化程度。

气候变化对生态系统,水资源管理,防洪规划和基础设施产生了广泛的巨大影响。

该研究由NCAR赞助的国家科学基金会和国家海洋与大气管理局资助。该书本周发表在《自然气候变化》上。

基本变化

远北地区比低纬度地区变暖更快,这是由于称为北极放大的过程。发生这种情况的原因是,浅色的海冰将热量反射回太空,被深层的海水代替,而深层的海水则吸收了热量。另外,相对较温暖的海水在冬季不再被厚厚的海冰的隔热性能有效地屏蔽。

北极气候的变化是如此巨大,以至自卫星时代的第一个十年(1979-88年)以来,九月份的海冰平均水平达到年度最低水平时,已经下降了31%。

兰德鲁姆和荷兰想确定这种下降是否表明北极地区的气候发生了根本变化。他们还想研究指示北极气候处于冰冻状态的其他两个关键方面的变化:秋季和冬季的气温,以及降水的季节转换,从主要是降雪到主要是降雨。

为了回答这些问题,他们求助于来自五个世界领先气候模型的多次模拟,这些模拟已用于一项国际研究项目,称为“耦合模型比对项目5”(CMIP5)。大量的模拟使他们能够对北极气候进行统计上的统计,从而使他们能够区分从逐年向新北极气候转变的逐年自然气候变异性。

科学家将模型的输出结果与观测值进行了比较,确认模型可以准确地捕获过去的气候,因此可以可靠地模拟未来的气候。

然后兰德鲁姆和霍兰德运用统计技术来确定气候变化何时超过自然可变性的界限。对于最后一个问题,当十年平均值与1950-59十年间的气候平均值相差至少两个标准差时,他们确定了正在出现的另一种气候。

换句话说,如果海冰面积变化很大,例如1990年代的平均水平低于所有案例的97.7%,则比1950年代任何一年的海冰范围都低,则1990年代被定义为一种新的气候。

当他们将这些技术应用于海冰范围时,他们发现北极已经进入了新的气候。这五个模型中的每一个都显示出海冰急剧退缩,以至于20世纪末和21世纪初出现了新的海冰气候。

展望未来,他们还发现北极可能在未来几十年内开始经历大部分无冰的天气。一些模型表明,根据温室气体排放量高的情况,到本世纪末,北极每年可能在3-10个月内基本无冰。

在气温方面,Landrum和Holland集中在秋季和冬季,这在夏季受到海冰减少以及随后的冰再生时间的强烈影响。他们发现,本世纪上半叶或上半叶,海洋上的气温将进入一种新的气候,陆地上的气温在本世纪后期显着变暖。

到本世纪中叶,降水的季节性周期将发生巨大变化。如果排放持续高水平,到本世纪中叶,大多数大陆地区的雨季将增加20-60天,到本世纪末将增加60-90天。在某些北极地区,到本世纪末,每年的任何月份都可能下雨。

兰德鲁姆说:“北极极有可能经历极端的海冰,温度和降水,这是我们以前所没有的。” “我们需要改变对北极气候的定义。”

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