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第30章 北极的海冰和南极的冰盖有什么不同?

小说: 十万个为什么:   作者:刀光如梦
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当北极的北极熊踩着破碎的海冰寻找海豹时,南极的企鹅正在冰盖边缘的冰山上嬉戏;当北极的海冰在夏季大面积消融,露出深蓝色的海洋时,南极的冰盖却常年保持着巨大的体积,仅在边缘有少量冰山崩解。同样是地球两极的冰雪,北极的海冰和南极的冰盖却有着天壤之别——一个是漂浮在海洋上的“临时冰层”,一个是扎根在大陆上的“永久冰原”;一个随季节变化剧烈,一个百万年来相对稳定。从形成原因到生态影响,从变化趋势到科学价值,这两种冰的差异,就像两极的气候一样,充满了奇妙的对比,也藏着地球气候系统的关键密码。

要分清北极海冰和南极冰盖的不同,首先得从它们的“出身”说起——也就是形成的基础环境。北极地区没有完整的大陆,中间是一片广阔的北冰洋,周围被亚洲、欧洲、北美洲三大洲环绕,就像一个“被陆地包围的海洋”。北极的海冰,顾名思义,是首接在北冰洋海面上冻结形成的海水冰,它的“根”在海洋里,始终漂浮在海面上,不会与海底相连。每年冬季,北冰洋的海水在低温下逐渐冻结,海冰面积会扩大到1500多万平方公里,相当于两个澳大利亚的大小;到了夏季,随着气温升高,海冰会大量消融,面积缩小到700万平方公里左右,这种“冬扩夏缩”的季节性变化,是北极海冰最显著的特征。

而南极地区则完全相反,这里有一块巨大的南极大陆,面积约1400万平方公里,相当于中国和印度国土面积的总和,大陆周围环绕着广阔的南冰洋。南极的冰盖,是覆盖在南极大陆上的永久冰层,它的“根”扎在大陆岩石层上,像一床巨大的“冰被子”,把整个南极大陆几乎都盖住了。南极冰盖的形成历史非常悠久,最早可以追溯到3400万年前,经过数百万年的积累,冰层最厚的地方超过4700米,平均厚度也有2000多米,总冰量占全球淡水资源的70%以上。与北极海冰不同,南极冰盖的季节性变化非常小,只有大陆边缘的“冰架”(冰盖延伸到海洋中的部分)会在夏季有少量崩解,形成冰山,而大陆内部的冰盖则常年保持稳定,几乎不会因为季节变化而消融。

两者的“成分”也有很大差异,简单说就是“盐度不同”。北极海冰是由海水冻结形成的,海水里含有大量盐分,但在冻结过程中,盐分大部分会被“挤出”冰层,形成高浓度的盐水向下渗透,所以海冰的盐度虽然比海水低(海水盐度约35‰,海冰盐度约5‰-15‰),但依然含有一定的盐分,不是纯淡水冰。而且,海冰的盐度会随着冰层厚度和年龄变化——新形成的薄海冰盐度较高,因为盐分还没来得及完全排出;而经过几个冬季的“老海冰”,盐度会更低,因为在反复冻结和融化的过程中,更多的盐分被带走。

南极冰盖则是由大陆上的降雪积累形成的,属于纯淡水冰。南极大陆气候极端寒冷干燥,年降水量很少(大部分地区年降水量不足50毫米,比沙漠还干旱),但因为气温极低(平均气温约-50℃),降下来的雪不会融化,而是逐年积累,经过压实、结晶,慢慢变成冰层。这些冰层里几乎不含盐分,是地球上最纯净的淡水资源之一。科学家通过分析南极冰盖中的“冰芯”(从冰盖中钻取的圆柱形冰块),能了解到几十万甚至上百万年前的大气成分、气温、降水等信息,因为每一层冰层都像一本“气候日记”,记录着当时的环境状况。比如,通过分析南极冰芯中的二氧化碳含量,科学家发现,现在大气中的二氧化碳浓度己经达到了过去80万年以来的最高水平,为全球变暖提供了重要的科学证据。

在“厚度”和“稳定性”上,北极海冰和南极冰盖更是相差悬殊。北极海冰的厚度普遍较薄,新形成的一年生海冰厚度大多在1-2米之间,而经过多年积累的多年生海冰厚度也只有3-4米,很少有超过5米的。而且,北极海冰非常“脆弱”,容易受到洋流、风力和气温变化的影响,夏季消融速度快,冬季冻结速度也快,整个海冰系统的更新周期很短,大部分海冰的“寿命”只有1-2年。近年来,由于全球变暖,北极海冰的消融速度越来越快,多年生海冰的比例不断减少,海冰的整体厚度也在变薄——1979年以来,北极海冰的夏季最小面积己经减少了约40%,照这个趋势发展,到本世纪中叶,北极夏季可能会出现“无冰”的情况。

南极冰盖则完全是另一种“稳固”的存在。它的平均厚度超过2000米,最厚的地方在南极高原的冰穹C地区,达到了4776米,比世界最高峰珠穆朗玛峰的一半还高。这么厚的冰层,是经过数百万年的积累形成的,短期内很难被完全消融。而且,南极冰盖的基底(冰盖下方的大陆岩石层)海拔较低,大部分区域低于海平面,这种地形像一个“天然的冰窖”,能很好地稳定冰盖,防止其大规模崩解。虽然近年来南极冰盖的边缘地区(如西南极冰盖)也出现了消融加速的情况,部分冰架崩解形成了巨大的冰山(比如2021年崩解的A-76冰山,面积相当于一个小国家),但大陆内部的冰盖依然保持稳定,短期内不会出现大规模消融的风险。

两者对周围生态系统的影响也截然不同。北极海冰是北极生态系统的“核心舞台”,很多动物都依赖海冰生存。北极熊是最典型的例子,它们需要在海冰上行走、休息,寻找海豹等猎物,如果海冰消融,北极熊就会失去栖息地和捕食场所,面临生存危机;北极狐、海象等动物也需要海冰作为活动平台,海象甚至会在海冰上繁殖后代。此外,海冰表面还会生长大量的浮游植物,这些浮游植物是北极食物链的基础,为磷虾、鱼类提供食物,进而养活海豹、北极熊等大型动物。当海冰消融时,浮游植物的生长环境被破坏,整个北极食物链都会受到影响。

南极冰盖则更多是通过“间接方式”影响生态系统。南极冰盖边缘的冰架崩解形成的冰山,会为周围海域提供大量的淡水和营养物质,促进浮游植物的生长,进而吸引磷虾聚集。磷虾是南极生态系统的“关键物种”,数量庞大,是企鹅、海豹、鲸类等动物的主要食物来源。比如,帝企鹅会在冰盖边缘的海冰上繁殖,它们需要稳定的海冰作为繁殖场所,冰盖的稳定与否首接影响帝企鹅的繁殖成功率。此外,南极冰盖反射了大量的太阳辐射(冰的反射率高达80%-90%),减少了海洋吸收的热量,维持了南极地区的低温环境,这种“制冷效应”对全球气候平衡也有重要作用。

在“对海平面的影响”上,两者的差异更是关键。北极海冰因为是漂浮在海面上的,根据“阿基米德原理”,它的重量等于它排开海水的重量,所以即使海冰完全消融,也不会导致海平面上升——就像一杯水里的冰块融化后,水面高度不会变化。这是北极海冰和南极冰盖最核心的区别之一。

而南极冰盖则完全不同,它是覆盖在大陆上的淡水冰,不占用水面体积。如果南极冰盖全部消融,释放出的淡水会流入海洋,导致全球海平面上升约60米,这将淹没世界上大部分沿海城市,比如上海、广州、纽约、伦敦等都会变成“水下城市”,对人类社会造成毁灭性的影响。不过,正如前面所说,南极冰盖非常稳定,完全消融需要数万年甚至上百万年的时间,短期内不会出现这种情况。但即使是南极冰盖边缘的少量消融,也会对海平面产生影响——据科学家测算,过去几十年里,南极冰盖的消融每年导致全球海平面上升约0.3毫米,虽然看起来不多,但长期积累下来,依然会对沿海地区造成威胁。

人类对这两种冰的研究方式和目的也有所不同。对北极海冰的研究,更多关注的是“短期变化”,比如季节性消融规律、对全球变暖的响应速度、对北极航道和资源开发的影响等。科学家通过卫星遥感、破冰船考察(如我国的“雪龙2号”)、北极科考站等手段,实时监测北极海冰的面积、厚度和分布变化,预测海冰的未来趋势,为北极地区的环境保护和资源利用提供科学依据。

对南极冰盖的研究,则更侧重于“长期历史”和“全球气候”。科学家通过钻取冰芯,分析冰层中的气泡、尘埃、同位素等物质,重建过去数百万年的气候记录,了解地球气候系统的变化规律;同时,通过监测冰盖的运动速度、消融量、冰架崩解情况,研究冰盖对全球变暖的响应,预测未来海平面上升的趋势。我国在南极建立的昆仑站、中山站、泰山站、罗斯海新站等科考站,都在开展相关的研究工作,为全球气候科学做出了重要贡献。

从人类活动的角度来看,北极海冰的变化对人类的影响更为首接。随着北极海冰的消融,北极航道(如东北航道、西北航道)的开通成为可能,这条航道连接大西洋和太平洋,比传统的苏伊士运河、巴拿马运河航道缩短了数千公里,能大大降低航运成本,对全球贸易格局产生重要影响。同时,北极地区还蕴藏着丰富的石油、天然气、矿产资源,海冰消融也为这些资源的开发提供了机会,但同时也带来了环境保护的挑战。

南极冰盖所在的南极大陆,则受到《南极条约》的保护,禁止任何国家提出领土主权要求,也禁止进行军事活动和核试验,只允许开展科学研究和和平利用。南极大陆的环境非常脆弱,一旦受到污染或破坏,恢复起来非常困难,所以各国在开展南极科考时,都非常注重环境保护,采取严格的措施减少对南极生态系统的影响。

当我们从太空俯瞰地球,北极的海冰像一块破碎的“白色拼图”,漂浮在蓝色的北冰洋上;南极的冰盖则像一块巨大的“白色盾牌”,覆盖在南极大陆上,两者共同构成了地球两极的独特景观。它们虽然都是冰,却有着截然不同的“性格”和“命运”——一个随季节更迭,一个历久弥坚;一个影响当下,一个关乎未来。

了解北极海冰和南极冰盖的差异,不仅能让我们更好地认识地球的气候系统,还能让我们意识到保护两极环境的重要性。全球变暖正在改变着两极的冰雪,北极海冰的加速消融、南极冰盖边缘的不稳定,都在向人类发出警示:地球的气候平衡己经受到威胁,我们需要采取行动,减少温室气体排放,保护这两块珍贵的“白色宝藏”,守护我们共同的家园。

下次当你看到关于北极海冰消融或南极冰山崩解的新闻时,不妨试着分辨一下:这是漂浮的海冰,还是大陆上的冰盖?它们的变化会带来哪些不同的影响?两极之冰的故事,还在继续上演,而我们每个人,都是这场故事的见证者和守护者。



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