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南极考察与全球气候变化

发布时间:2019-12-21 16:16来源: 未知
南极是影响全球气候变化的敏感地区之一。南极大部分地区被冰雪所覆盖,气候寒冷、暴风雪频繁、自然环境恶劣,作为全球大气的主要冷源,在南北半球热量、动量和水汽等物理量的交换中起着重要的作用,直接影响着全球大气环流和天气气候的变化。近5年来在气象领域,南极和全球变化研究也取得了不少成果。 
 
  中国南极长城气象站建成于1985年2月,位于西南极的乔治王岛;南极中山气象台建成于1989年2月,位于东南极的拉斯曼丘陵。10余年来,我国气象、海洋、冰川、地质、生物、环境等学科的学者,充分利用中国国家南极考察队获得的资料,运用数学和物理诊断分析、实验和数值模拟等近代科学研究方法,于“八五”和“九五”期间围绕南极与全球变化,开展了有关“中国南极考察科学研究”和“南极地区对全球变化的响应与反馈作用研究”的大量工作。研究结果表明,南极和邻近地区气候变化存在着时间、空间上的多样性。
 
  气温与臭氧是标志南极地区气候与环境变化的重要因子。
 
  南极是目前全球气象资料最为贫乏的地区之一。我国南极长城站和中山站正好处于南极半岛区和东南极区的两个不同区域。长城站及中山站的温度与位于同一区域邻近站温度的相关系数较大,变化基本一致。
 
  40余年来,南极和邻近地区温度与全球温度的变化特征有较大差异。虽然1957年以来南极和邻近地区的增温幅度大于40年来全球平均增温幅度,但1957-1979年当全球平均温度无明显增暖倾向时,南极和邻近地区增温幅度却高达0.25℃/10a;而在1980年后,当全球平均温度迅速上升时,在南极和邻近地区温度变化却不明显,甚至还有微弱的降温倾向。
 
  40余年来南极和邻近地区温度与全球平均温度的变化并不一致,这种变化和差异很难简单地用全球温室效应来解释。同时,也难以说明南极是对全球温室效应响应最强烈的地区。
 
  自80年代中期发现南极春季“臭氧洞”以来,各国政府和科学家都重视对南极臭氧变化的监测。中山站处在南极大陆的边缘地带,也常处于极地涡旋及南极“臭氧”的边缘,对“臭氧洞”的变化反应十分敏感,故春季臭氧总量日际变化幅度非常大。在南极地区,除春季出现“臭氧洞”的臭氧低值外,在秋季也出现相对低值。
 
  春季臭氧低值的出现,与极夜结束后人类活动排放到大气中的氟氯烃(CFCS)和溴化烃(alons)等含氯和溴的化合物,在平流层低温条件下形成的冰晶云(PSCs)或液态硫酸气溶胶表面,通过光化学反应大量消耗臭氧有关。而秋季相对低值的出现,主要与南半球夏至(12月22日)以后,南极地区日照时数减少有关。
 
  1957-1992年,在60°S以南的南极地区,与全球大气臭氧总量变化总趋势相同,大气臭氧总量有一个较明显的减少趋势。其中1970年前后为一转折点,在此前南极地区臭氧是增加的,而在此后则是减少的。南极地区大气臭氧总量的下降趋势与平流层中下层温度变化趋势也是一致的。从季节上来说,臭氧亏损主要发生在6月-下年1月。
 
  南极地区大气臭氧的显著亏损,主要是由南极臭氧洞的形成和发展造成的。上述结果与北美、欧洲、远东、低纬和南半球(60°S以北)1970-1991年的情况并不完全相同。在这些地区,虽最大亏损也发生在冬春的12-3月,但全年各月臭氧都有一个减少的趋势,与南极地区秋季臭氧总量基本不变并不相同。
 
  综上所述,南极和邻近地区40余年来的短期气候变化在时间、空间上都是多样的。特别是近十年来,当位于南极半岛地区的长城站显著增温时;位于东南极的中山站恰有较明显的降温趋势。我国南极长城站和中山站正好处于南极半岛和东南极两个不同的气候区,中国南极长城气象站和中山气象台常规气象观测及与气象有关的科学考察资料也证实了上述观点。从总体上说,40余年来南极和邻近地区温度与全球平均温度的变化并不一致。当代南极地区的变暖倾向主要出现在南极半岛地区,而南极大陆主体的增温幅度还不到南极半岛地区的1/3,最近10余年来还有较明显的降温趋势,也就是南极半岛地区的显著增温,在南极洲大陆上没有出现。
 
  观测事实难以说明南极是对全球温室效应响应最强烈的地区,南极和邻近地区的温度变化及其与全球温度变化的差异,很难用单一的呈指数增长的人类活动排放到大气中的二氧化碳所造成的全球温室效应来解释,也不能由于南极半岛地区某些测站近年来温度升高而得出南极冰盖开始融化、南极正在由于温室效应而强烈增温的结论。目前还没有足够的依据能说最近40余年来南极和邻近地区的温度变化是温室效应加强的结果,这种变化在很大程度上仍可能是由于气候系统内部变化而导致的结果。对南北半球温度短期气候变化趋势的差异,以及近10年来南极半岛以外的南极若干地区出现降温倾向的气候学意义应予以重视。虽40余年来,南极地区的大气臭氧总量的变化与全球大气臭氧总量变化趋势相同,但也有其时空多样性的特点。
 
  目前,我国在南极气象考察和研究、南极对全球变化的响应与反馈作用研究等方面取得的成果仅是初步的,尚有待于今后作进一步研究。例如,鉴于在南极和邻近地区40余年来不同地区、不同时段、不同季节和不同测站的温度等气候变化特征有较大差异,因而在利用1957年前以前为数不多的测站资料重建整个南极地区温度变化序列、研究温度变化特征时应十分慎重,对温度变化的区域性和多样性应予以足够的重视。在南极地区,进一步加强国际合作,继续监测包括近地面温度在内的大气要素的变化、积极获取代用资料,仍是全球变化研究的重要内容之一