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愚人愚侃之二：北冰洋冰川的消融与未来地球气候变迁及其他
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送交者: 愚人 于 2006-03-03 11:38:57

慕容湖：

昨天又看到介绍近期SCIENCE上文章的消息和评论，说是科学家们发现GREENLAND（格陵兰）岛上的冰川以比过去五年加倍的速度融化并流入海洋。

愚人：

除了南极冰川以外，全球的冰川都在以人们原先想不到的速度在融化，五年前，《NEW SCIENTIST》就报道，从格林兰到加拿大的航道上的浮冰已经消失，那条航道上曾经出现泰坦尼克号因撞击冰山而沉船的悲剧。

另外，青藏冰川正在加速度融化的过程，估计在未来三十年内将全部融化，这是一个总部设在印度新德里的国际冰川研究所在考察喜玛拉雅山积雪融化四年后的结论，中国科学院兰州冰川冻土研究所也在几年前得出青藏冰川加速消融的结果。前不久，科学院组织的对珠穆郎玛峰的测量，发现珠峰的高度已经比过去减少，经研究发现，并不是过去测量错误，而是珠峰上积雪融化的结果，这个结果再次雄辩地证明了青藏冰川的消融加剧。

全球冰川的加速消融将极大地改变地球气象分布，但随时间的发展，这个改变是很复杂的，难于预测的。

仅就与北极相通的亚洲东部海域看，北冰洋冰川与西伯利亚冰原的融化，将使北冰洋的海水淡化，这是因为大量淡水冰融化的结果。因为北冰洋的海水含盐度很高（那里淡水补接少），热带海域海水盐浓度高，造成从北冰洋到赤道附近海域因含盐浓度不等而出现的为平衡浓度差的洋流，洋流先沿着大洋底部由北至南走，然后在热带海洋附近上行，再由热带海洋从海水表面流回北冰洋，这个洋流对北方带去热带海洋的热量，被称为暖流。因此，北冰洋冰川与西伯利亚冰原的融化，将使北冰洋海域的海水含盐度趋于与热带海域的含盐度一致，甚或因大量淡水冰的融化而使含盐度低于热带海域，以至出现上述洋流减少或者倒流，这将使整个北半球亚洲东部沿海陆地气温降低。这是气候总趋势的第一期。

当大规模北冰洋冰川与西伯利亚冰原的融化结束以后，北冰洋海域的海水含盐度将相对增加，这是因为北冰洋海域不再有大量淡水补接的原因，结果原来的洋流将得以恢复，并逐渐加速，使北半球亚洲东部沿海陆地气温回升，最终可能使该地区的气温超过现在，这是未来气候总趋势的第二期。

与此同时，北半球内陆则一般地将因地球气温的升高而变得更热，由于在此过程里，季风的变化与洋流的变化的相互影响，使得气候分布错综复杂，很难精确预测。

此外，西北欧洋流也要发生变化，西欧将变得很冷。在这个总变化形势下，似乎北美洲和南半球受到的影响较弱一些。

青藏冰川是全球除北极与南极以外第三个最大的冰川，它是保持亚洲东部气温平衡的“空调”，是中亚和亚洲东部内陆地区气候形成的重要因素，也是中国、印度、孟加拉、巴基斯坦等国的主要水源。一旦这个冰川完全消融，不是诗词里“不要这多雪”那么轻松，而是印度、巴基斯坦五亿人的水完全断绝。中国的问题也很严重，新疆基本上是靠这个冰川融化的水灌溉，长江、黄河源头都是冰川的融水供给，北方中国（除东北地区以外的内陆区域）未来将更进一步干旱化与荒漠化，四川将变成一个干旱省，由此将使未来中国的生存环境面临严重危机。

不过，北冰洋冰川的最终完全消失，不全是负面影响。北冰洋航路始终是一个头痛的问题，如果浮冰完全消失，将使亚欧到北美洲的航线有了更为短捷路线，这将改变地缘经济和政治的面貌。同时也可能会使埋藏在北极附近无论是陆地，还是深海下的石油得以开采，但是，开采用以焚烧这些石油又反过来加速了地球的变暖。

慕容湖：

GREENLAND岛上的冰川融化大约占了每年海平面上升高度的1/6。如果那里的冰川某天全部融化，地球的海平面将上升20英尺。而如果仅仅每年海平面一英尺的上升，就会使某些低地势海岸城市成为泽国，遭受的灾难要远大于亚洲海啸的惨烈。剑桥大学研究人员推测，这种因全球温室效应导致的冰川加速度融化，是由于接近海水那部分的“冰舌” 部分的瓦解和冰川表面融化的结果。

愚人：

我已经注意到这个研究结果，但研究表明这个预测前景是以千年为目标的。不过研究人员认为，冰川融化可能加速，那么灾难将提前到来。被淹没的地区包括中国的上海、杭州、广州、深圳、甚至北京，其对经济政治的影响难以估计，或许将改变地缘政治的面貌。当能源进一步减少，地球生态环境的进一步恶化到一定的值时，全球政治制度和生产方式都要发生改变，因为，导致生态环境恶化的人为原因密切地和目前人类的生产方式、生活方式，进而政治制度有关，无论政治制度好坏，都要为这个全球生态恶化负责，尤其是称霸世界的西方民主制度，无论它多么“先进”，它对环境恶化所应负的责任是主要的，它将不得不为此付出重大代价，以至被迫改变形式，或就此消亡。就是说，摆在人类未来前景的头等大事已经变成生态环境的问题，其他都变成第二位的问题了。

慕容湖：

此外，目前计算机气候模型不足以准确推测全球若干年以后的气象，因为按模型的推算，GREENLAND岛那些冰川的融化似乎要经历几万到几十万年，而目前的实际情况给人的印象似乎几百年内就会融化掉，这显然将是地球无法承受的前景。

愚人：

计算机很难模拟出全球完整气象的模型，一般只能对局部地区的小模型进行模拟。即使这样的模拟，也是省略了很多非线性因素，而正是一些非线性因素给模拟气象方程组造成关键影响变化。例如，大型气象方程组里省略了二次方与三次方以上因子，而对简单流体力学方程，如霍普夫方程，只要添上一个二次方因子，就会出现“混沌”现象，即GHOST解；只要添上三次方因子，就会出现“孤立子”波解，这些解使得最终的结果解变得极其复杂，甚至不可解析地预测。就连这么简单的方程都难以预测解的发展，何况对于成百上千联立方程中如果添加稍微复杂因子，使之更接近实际情况，更无法得到结果。计算机即使分析局部地区的气象数学解也是接近恒稳状态的情况，更
不用说对于全球的气象分析了。

慕容湖：

不知气象气候和冰川专家是如何推算冰川融化速度的？尤其是影响这种融化的干扰因素特别多？或许这就是模型无法真正模拟实际情况的缺陷？

愚人：

推测冰川融化速度的主要方法是先在取定冰川点上测量大小和高度，主要在冰舌（冰川前锋）处确定位置，然后逐年再测定新的数据，以进行比较。例如，四川海螺沟冰川是我国海拔最低的冰川之一，几年前，人们在2600米海拔高度就可以看见冰川，现在已经退到3400米，据测定，海螺沟冰川正以每年16米的速度后退。此外，印度国际冰川研究所采取的办法是测定尼泊尔、锡金、不丹和印占我国门隅-洛隅地区河流的流量，测定冰川消融时所留下的各融水坑的水量。据五年前的报告，上述河流的流量大增，研究报告说，这是冰川消融过程里第一期。预测第二期水量将减少到正常流量以下。前不久，我注意到这个研究所的报告称，印度几条河流的源头在青藏高原的水量已经减少，好象说明了冰川消融已经进入第二期。此外，还可测量冻土的深度，我国相关研究指出，青藏高原的冻土厚度已经降低，从而直接威胁原来设计的青藏铁路工程。

所以说，青藏高原与新疆、甘肃、内蒙的干旱和沙漠化不全因为局部地区人为造成的，更严重的是和全球生态环境变化有关（也是人为因素）。

至于对于冰川融化进行数学模拟，我不知道，但应该是可以的。只不过无法知道冰川的实际大小和形状，例如珠峰（没有冰雪盖的）真正高度就从来无人精确知道，因为现在测定的珠峰高度不过是珠峰堆了积雪的高度，而积雪到底有多厚？从来没有人敢下定论，有说十几米，有说几百米的。但我认为，可以带一个地震仪上去，使用地震波法测定积雪厚度。不知道那么重的地震仪能否带上珠峰？又或者珠峰上是否禁止使用震动法勘探？：）既然无法对各处冰川的实际大小和形状给出准确数据（不知北冰洋一个冰山到底在水下有多大？啥样子？），就无准确的初始或边界数据代入方程进行演算，当然也就无法用数字分析了，没有数字分析的工具，也就谈不上确切的预测了。

其次，如上面已经谈到的，影响气象分布的因素多而复杂，不仅是气候变暖的问题，还有洋流与季风的变化，地形因素，而这些在目前情况下，是计算机无法模拟出模型的。

慕容湖：

愚人兄，依你分析，这种冰川融化是否也有大自然本身的因素在起作用呢？虽然在短期内的加速融化可能和人为因素造成的地球生态变化密切相关？我之所以这么猜测，是因为远古时没有人类，但宇宙星际或地球上也会出现突然的灾难性的气候和生态变化，比如恐龙的灭绝，冰川期的演变，等等。

愚人：

目前还不清楚冰川消融是否有非人为因素，估计是有的，例如上世纪几次火山大喷发，造成大量的二氧化碳和尘埃的释放，都影响了大气圈热量的分布，还有前几年的印尼海啸也对洋流产生影响。不过，一般认为，目前的气候变暖是人为因素为主。

历史上地球气温的变化既有灾变的急速现象，例如上面说的火山、地震等因素，也有长期的，较为规则的气候周期变化，例如地质历史上几次冰期与造山运动。

慕容湖：

这么分析下来，似乎冰川融化是不可避免的，而且模型又一时很难准确地预测融化的确切速度。那么，从防患于未然的角度而言，大约有哪些具体措施可以尽量减少地球上冰川融化的速度？或者，如果灾难的到来是无法阻挡的自然趋势，人类除了做些精卫填海的壮举来对抗大自然的变化或报复，还能有什么高明的技术来对付那些可能的类似20英尺海平面上升带来的恐惧？我觉得，由于这种融化的过程是相对缓慢的，而不是20英尺海平面的上升在昼夜间就出现，所以这方面的忧虑也许没有象报道文章推测的那么悲观？也许，届时会出现让那些过量海水固化或短时间被蒸发的技术也未可知。当然，冰川融化对全球生态的影响和副作用，如海洋暖流季风的变化以及内陆的干旱等问题，人类还是得想办法去平衡和制约。

愚人：

我认为正因为这个过程是缓慢的，使得人类疏于防患灾害的措施，结果一旦灾害来临，采取的措施很难奏效。思考现在全球气温变暖的人为因素，无不与人类的生活方式有关。大规模焚烧化石燃料的结果，造成大气中二氧化碳含量的剧增，因此，改变人类目前的生活方式，即变为节约型生活方式实属必要，而改变生活方式，又与文化形态关系密切，再联系到现在的经济自由化倾向与全球化，这是很难做到的。

从技术角度上讲，还是有些办法，但需要一个统一的全球对策，不过，像现在各国争相疯狂抢夺地球资源这样的现状，很难说服世界各国都采用较好的措施来扭转全球气候变暖的趋势（例如老美为了自己的利益就拒绝签署京都协议）。当然，到了那天是会有办法解决的，至少不会把陆地淹完，人还是要在遭到重大损失（包括可能大批人口的减少）以后猛醒的。

措施之一，也是影响最大的方法，大约是减少汽车的二氧化碳等气体的排放，逐步使用氢电池代替，在一些人口稠密的国家，不主张发展私车，建设完备的公共交通系统。

措施之二，尽量用风能、太阳能取代化石燃料。

措施之三，可以在海洋里投放一种含铁的物质，让藻类植物吸收，据说可以使藻类吸收更多的大气里的二氧化碳，从而减少温室效应。

措施之四，在生产、生活的各个领域开展节能技术。

我觉得也是最长远的，就是发起一场全球范围内提倡简朴的生活文化运动，改变人类文化里贪婪地掠夺大自然的行为方式，学会与自然和谐相处。