冰天雪地的北极，似乎很难与高温联系上。然而，从升温速率的角度来看，北极在最近几十年的升温速率是过去2万年以来最快的。通过分析气象站观测数据和气候模型模拟结果，研究人员发现北极过去几十年的升温速率大约是全球平均升温速率的2倍，这种现象叫做北极放大效应（Arctic Amplification Effect）。北极放大效应是全球气候变化的“指示器”，是当前极地气候研究中的前沿和热点。
格陵兰岛冰盖快速流冰（图片来源：效存德教授）
过去一千年是当前气候变化的背景，从科学意义上来看，过去一千年是科研人员研究北极放大效应的理想时间段。这种认识不仅仅是因为目前科研人员对过去一千年的气候变化研究已经有了较为扎实的基础和一致的认识，更主要的原因在于研究过去一千年来的北极放大效应变化，将有助于认识当前北极放大效应所处的历史背景和地位，还将有助于理解北极放大效应的长期变化特征，以及辨别气候系统自然变化和人类活动影响对北极放大效应的贡献。
中国科学院西北生态环境资源研究院科研人员联合国内外相关科研机构的研究人员，通过融合气候模型模拟结果和气候代用资料（比如：树轮、冰芯、石笋等），重建了北半球过去一千年高分辨率、高质量的年均气温格网化数据，并以重建的气温格网化数据为基础，进一步定量化地重建了世界上首条时间跨度达到过去一千年的北极放大指数序列，并以北极放大指数的大小来表示北极放大效应的强弱。
北极海冰（图片来源：北极理事会<The Arctic Council>）
研究人员发现，从过去一千年的角度来看，北极放大效应的强度总体上是在变弱、北半球高-中-低纬度间温度梯度（温度梯度是指从低纬度地区到高纬度地区水平方向上温度的变化率和温度的变化量）总体上在减小。工业时代以前的北极放大强度总体上要强于工业时代的北极放大强度，意味着北极放大效应极有可能是气候系统的一种内在现象。
研究人员进一步发现，过去一千年北极放大效应的强度总体上变弱的趋势主要是受到北大西洋海温周期性冷暖交替变化（65～80 年的周期）所调控，并且这种调控作用在工业时代以前更明显。北大西洋海温周期性冷暖交替变化会影响中低纬度地区大气和海洋向北极地区输送水汽和热量的多少，最终影响北极放大效应的强弱。
科研人员还发现，在工业时代，人类向大气中排放的温室气体急剧增多，造成大气和地表温室效应显著增强。从多年的平均情况来看，温室效应在中低纬度地区表现得更加明显，导致中低纬度地区气温的快速升高、高-中-低纬度间的温度梯度减小，从而削弱了原本由北大西洋海温周期性冷暖交替变化所调控的北极放大效应强度。也就是说，温室气体对北极放大效应的强度有弱化的作用。无独有偶，一项由日本海洋-地球科技研究所研究人员所开展的研究也发现，在未来气候变化情景下，如果人类排放的温室气体浓度进一步升高，北极放大效应的强度将会进一步减弱，反之将会增强。
总之，近几十年北极放大效应强度的显著减弱，它所表达的意义实际上是不但北极地区在快速升温，而且中低纬度地区也同样在经历着快速的升温，这点其实从20世纪80年代以来北半球中低纬度地区频发的热浪事件就可以看出。“二氧化碳排放力争于2030年达到峰值，努力争取2060年实现碳中和”，即“双碳”战略目标。“双碳”战略目标是中国提出的两个阶段碳减排奋斗目标，也是中国为切实履行《巴黎协定》所规定的“将本世纪全球平均气温上升幅度控制在2℃以内，并将全球气温上升控制在前工业化时期水平之上1.5℃以内”所做出的具体行动。未来“双碳”战略目标的实现，有望在很大程度上削弱温室效应在中低纬度地区的强度，我们将很有可能再次看到北极放大效应的增强。
来源：中国科学院西北生态环境资源研究院
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