篇文章,亚历山德拉扬博士助理教授大气和海洋科学biwei6868和研究员极地和高山研究所在科罗拉多大学。
每年这个时候,很多人把注意力转向北极海冰的预期年度最低。
在达到年度高峰程度在冬天的结束,北极海冰融化通过春天和夏天随着气温升高。海冰然后达到最小程度在9月的某一天。
卫星1979年开始记录以来,北极海冰覆盖9月每十年下降了约13%。当前纪录低点被记录在2012年9月16日,当海冰减少到3.41万平方公里。
9月份月平均北极海冰范围在1979年和2015年之间(以每十年13.4%的速度)。来源:国家冰雪数据中心
这样一个鲜明的下降在海冰的问题促使北极将首先看到一个无冰的夏季。在我们的新研究中,上周在发表《地球物理研究快报我们考虑是否可以销到一个特定的一年。
当无冰的冰意味着什么?
首先,我们需要澄清什么一个无冰的北极的夏天。
“冰”,科学家们通常意味着海冰范围小于一百万平方公里,而不是零海冰覆盖。
有很好的理由。北极海冰不仅仅是发现在中央北冰洋,还沿着海岸线的美国北部,格陵兰岛,俄罗斯和加拿大,在加拿大北极群岛的狭窄通道。在这些地区,厚比中央北冰洋。
因此,科学家预计,海冰将比它会存在一段时间在中央北冰洋。这意味着海冰持续下降,我们将达到一个临界点中央北冰洋将基本无冰,但残余的冰将仍然在加拿大北部海岸线,阿拉斯加、格陵兰岛。科学家因此选择了一百万平方公里的阈值来表示几乎无冰的北极海洋。
北极海冰范围为2016年8月14日(5.61万平方公里)。橙色线显示了1981年至2010年的平均程度。黑色的十字架表示地理北极。信贷:国家冰雪数据中心
重要的是要注意,一百万平方公里的阈值在很大程度上是象征性的。从北冰洋一个更加开放的影响——如栖息地的减少北极熊和其他北极的动物,增加了海岸侵蚀和开放航线——将抓住了多久。
相反,全球气温上升达到1 c高于工业化前的水平,或大气中的二氧化碳浓度达到400 ppm导致气候变化的人为因素,这是一个令人不安的里程碑。
预测的不确定性
模拟不同气候模型提出了一个广泛的答案可能第一次成为当无冰的北极,预测从2005年到2100年之后。大多数模型表明它将发生左右21世纪的中间。
各种研究试图缩小这个范围选择模型的一个子集最能反映观察,或通过校正模型的偏差。
然而,没有研究到目前为止已经要求多少的问题缩小这些预测实际上是可能的。正如天气预报本质上是有限的混乱的自然氛围,气候预测固有的不确定性,限制了预测精度可以达到,甚至最好的模型。
在巴芬湾海冰。来源:a .扬。
有三个主要来源的不确定性的预测一个无冰的北极的夏天:气候系统的自然变化,迅速人类将如何应对气候变化,减少温室气体排放,和模型的技巧。
今年是一个很好的例子,如何自然变化使得预测棘手。
异常温暖的冬天后,北极海冰最大的3月达到最小的卫星记录。这导致一些推测2016年可能会将击败了2012年夏季海冰最低纪录低点。然而,一段时间的冷静和暴风雨天气在夏季意味着现在非常不可能。北极海冰现在大约有跟踪的第三个最低夏天程度上记录。
在我们的研究中,我们测试了自然变化如何影响长期的可预测性的无冰的夏季,使用一组40的21世纪气候模拟地球系统模型。
通过运行许多模拟不同的初始条件,我们可以评估的影响自然波动对北极海冰气候系统的可预测性。我们发现北极海冰的预测的不确定性引起的自然变化量约二十年。
这意味着自然变化仅限制距离我们可以预测一个无冰的夏季,一个窗口约20年。
排放的途径
接下来,我们考虑的第二个来源预测不确定性——温室气体排放的速度在21世纪。在北极海冰融化的速度将取决于很快我们能够减少全球温室气体排放和减缓温度上升的速度。
我们比较模型模拟高排放的途径(RCP8.5)中等以下的排放(RCP4.5)。我们发现排放途径的选择添加另一个五年的不确定性预测一个无冰的夏季。
因此,考虑到两三个主要的不确定性模型的预测给我们预测不确定性约25年。
我们的模拟把第一个无冰的北极夏季在某种程度上在2032年和2053年之间的高排放途径,并为介质排放在2043年和2058年之间。然而,这是一个模型(预测的不确定性社区地球系统模型)。
模型的差异
正如前面所讨论的,模型强烈反对第一次可以当无冰的北极。因此预测不确定性的估计,我们发现在低端的规模——在不同的物理模型和技能被认为是。
这意味着即使北极海冰的预测模型之间应该同意更好的将来,我们将无法缩小一个无冰的北极的预测不到20年由于自然变化。或少于25年,当我们从不同的排放途径因素的不确定性。
说句题外话:排放途径有很大的影响,当我们可能会看到连续无冰的夏季。例如,高排放途径下,9月期间始终无冰的北极从2060年代末在我们的模拟。相比之下,在温和的途径,始终无冰的夏季只发生在几个模型模拟到2080年。
总之,我们的研究表明,我们不能预测一个无冰的北极的夏天的时间的不确定性少于约25年。
虽然天气和气候的自然波动将影响北极的夏天什么时候将免费先冰,我们可以相当肯定它会发生在本世纪末之前没有显著削减温室气体排放。
客人的这篇文章是基于以下期刊论文:扬,a . et al。(2016)可预测的时间是夏季无冰的北极吗?《地球物理研究快报,gl070067 doi: 10.1002/2016