台灣特色的極地研究:海冰全融了,我們得利或受害?

 2022-09-28 記者吳姿賢/專題報導

25年內北冰洋全融,地球將如何?

北冰洋即北極海,以北極點為中心,面積是中國的1.6倍大,海溫長年都在零度以下,洋面上有永久性冰層,最中央的海冰已存在三百萬年。

但受到氣候變遷影響,北冰海的冰層也加速崩解。

錢樺說,北冰洋冬天結冰、夏天融冰,九月中旬是融化最厲害的時候,但仍會存在很大一片冰,不會全部消失;然而,科學家近年發現,北冰洋融化速度變快,以前九月還有一千五百萬平方公里的冰層,近年剩下三百多萬平方公里。

科學家推估,最快2046年,北冰洋在夏季時就會完全無冰。但這也許只是保守估計,從歷史教訓看來,氣候變遷的速度總是比人類預測還要快。

1-7-2 冰川和冰山崩解後產生許多浮冰,在豔陽曝曬的海面上逐漸融化,一隻海鳥停在浮冰上休息。記者陳靖宜/攝影
冰川和冰山崩解後產生許多浮冰,在豔陽曝曬的海面上逐漸融化,一隻海鳥停在浮冰上休息。記者陳靖宜/攝影

當北冰洋的冰都消失了,會發生什麼事?錢樺說,海冰會反射太陽輻射熱能,也是地球海洋最低溫之處,對氣候變遷有重要指標象徵意義,此外冰將溶解出大量淡水,改變深層海洋的流動。

錢樺解釋,地球海洋有兩種不同尺度的循環,第一是海洋表面的「大洋環流」,例如台灣東岸的黑潮,第二是海底的「熱鹽環流」,北冰洋海水密度高,可以驅動熱鹽環流將表層氧氣帶到數千公尺以下的深海,是維持海洋生物生命的關鍵。

如今,北冰洋冰層溶解速度加快,意味海洋密度降低。錢樺說,熱鹽環流驅動力可能減弱、甚至終止,深海將失去氧氣供應來源,造成海底生物死亡,細菌分解過程再度消耗氧氣。反之,若沒有細菌分解屍體,厭氧過程又會產生具有毒性的硫化氫,不是留在海底就是跑到大氣,進而影響更多生物。

「這就是進行中的第六次生物大滅絕。」錢樺說。

台灣科學家前進北極圈 極地研究的靈感來自颱風

1-7-3 中央大學組成「台灣北極探索隊」,今年在冷岸群島建立台灣第一座極地研究站。圖/中央大學錢樺教授提供
中央大學組成「台灣北極探索隊」,今年在冷岸群島建立台灣第一座極地研究站。圖/錢樺教授提供

為了研究北冰洋的變化,挪威最北國界的冷岸群島有不可取代的關鍵位置,至今已有十一個國家在這裡成立35個研究站。

中央大學去年組成「北極探索隊」遠赴冷岸群島,首次以台灣團隊的形式進入北極圈,展開跨領域研究,今年又在冷岸群島成立台灣第一座極地研究站。錢樺說,冷岸群島西邊有一股大西洋暖流往北注入北冰洋,「熱水源源不絕」, 若溫度高、流量又大,將加快北冰洋冰層的溶解速度,冷岸群島則位於絕佳觀測點。

過去,科學家都是把船開到結冰的巨大冰層上,跟著冰在大洋慢慢漂,再鑽洞探測冰下海水數據,還需要利用直昇機提供補給。錢樺說,過去一百年做過41次這種研究,上一次是2020年,實驗成本令人咋舌,每次要價新台幣兩億元,「太貴了,台灣怎麼負擔得起?」

幸好台灣有自己的玩法,錢樺想到,大西洋暖流如台灣黑潮,就像「終年不停的輸送帶」,如果把浮球放到「輸送帶」上,可以透過洋流進入北冰洋中心,在輸送過程中,更能持續監測海洋特性跟變化。

這個靈感來自颱風。錢樺說,台灣是世界上研究颱風最理想的地方,吸引許多國際學者,台灣本身對颱風領域專業又熟練,他們原本打算要將浮球放到太平洋測量颱風,分析海洋跟大氣的交互作用,後來改為強化浮球,增加探測海浪的功能,並決定放到北冰洋。

為何要用浮球觀察北冰洋的海浪?錢樺說,全世界科學家對於融冰速度估算一直有很大的偏差值,不夠精準,後來在國際研討會上得到共識:「因為過去海浪對融冰的影響幾乎被忽略了。」

錢樺形容,海浪就像威士忌裡的湯匙,不停攪拌、加快冰塊的溶解速度,當冰塊崩解、碎成小塊時,整體的融化速度又會進一步增快。

1-7-4 中央大學今年組成台灣北極探索隊,到冷岸群島施放8顆海洋浮球,研究風浪跟北冰洋融冰的關聯。圖/中央大學錢樺教授提供
中央大學今年組成台灣北極探索隊,到冷岸群島施放8顆海洋浮球,研究風浪跟北冰洋融冰的關聯。圖/錢樺教授提供

這次布放的浮球是中央大學團隊設計製作,錢樺說,一方面是為了省錢,一方面也是希望做出最符合研究需求、可以探測風浪或溫度等各式數據的浮球,這在北冰洋是不常見的實驗,且台灣布放的數量超出其他國家,去年第一次放八顆,今年一口氣放了十二顆,「像撒種子到海上」。

比對這兩年浮球記錄到的海洋變化,錢樺「嚇了一大跳」,一度以為浮球出問題,因為海洋表面溫度明顯增高,後來比對衛星遙測及其他國家資料,發現浮球沒壞,2022年七月的海洋溫度,真的比過去20年平均高了兩度。

海溫上升釀強颱 同時造就「藍色經濟」

「兩度對海洋是相當誇張的數字」,錢樺解釋,水的比熱非常高, 一點點溫度增減就會造成極大的熱量改變,颱風形成過程中,只要海洋表面溫度差了些,颱風強度就會截然不同。

錢樺說,今年極地大氣溫度也屢創新高,先前他在冷岸群島量到破紀錄高溫,本來很興奮,結果後來「每天量、每天都破紀錄」,最後反而感到非常不安,這跟七月的歐洲熱浪不無關聯。

根據統計,冷岸群島增溫幅度比北極平均高了2至2.5倍,陸地冰河、積雪因此溶解,今年兩個月內就有四百億公噸的水流入海洋,錢樺認為,這再次證實氣候變遷的速度愈來愈快,值得警惕。

融冰造成海平面升高,IPCC AR6報告推估,全球增溫兩度將導致台灣海平面上升0.5公尺,增溫四度將上升1.2公尺。錢樺說,台灣海峽潮差本來就很大,台中五公尺、桃園三公尺、高雄跟淡水一公尺,所以多0.5公尺影響不算劇烈,但海平面並非全球均勻上升,其他地區可能受到嚴重衝擊。

不過,融冰也會帶來正面影響。「任何事物都是一體兩面」,錢樺舉例,北冰洋若融化,將開出一條海運捷徑,從亞洲到歐洲、美洲將有「快速道路」可走,距離短又沒有海盜,省油省時間,台灣船運可望發展更興盛的「藍色經濟」。

氣候暖化對格陵蘭的漁夫帶來好處,同時也迎接新的困難。洋流變化帶來豐沛養分、吸引魚群。但冰山崩落與漂流程度加劇,航運受阻,連帶影響漁業出口。記者余承翰/攝影

錢樺說,有些國家因為氣候變遷得利,有些國家反而受害,很難一言以敝之,但問題是氣候變遷速度實在太快,整個生態系根本來不及因應變化,因此要盡量減緩氣候變遷的速度,生態系才有時間調適。

為了解氣候變遷,極地是不可或缺的重要角色,錢樺說,極地對氣候變遷最為敏感,當台灣升溫一度,極地可能已經升溫三度,且極地反應速度總是比較快,每次在極地發生的事情,過幾年後也會在其他地方陸續「重現」。因此,藉由極地研究可以了解氣候變遷的影響程度跟未來效應。

「極地並不神秘,只是台灣人對它太陌生」,錢樺說,台灣位於亞熱帶,距離極地太遙遠,但現在全球有數以千計、萬計的科學家夜以繼日投入研究,他不敢說自己的研究能夠帶來重大影響,但台灣不能缺席,應善盡在國際科學上的責任跟義務,用台灣特有的研究專長跟全球合作,「讓極地在台灣不再神秘」。

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