氣候復(fù)雜，變幻莫測。面對復(fù)雜的全球難題，北郵研究團(tuán)隊勇于嘗試、攻堅克難，提出創(chuàng)新性科學(xué)方法，為預(yù)測極端氣候提供了北郵力量。

解鎖北極“氣候密碼”：海冰消融如何引發(fā)全球“天氣混亂”

好萊塢電影《后天》以極具沖擊力的方式描述了地球氣候崩潰帶來的種種災(zāi)難，成為了經(jīng)典的災(zāi)難電影。而現(xiàn)實中的“氣候密碼”也藏在和我們看似遙遠(yuǎn)但實際關(guān)系重大的北極冰層里。近日，北京郵電大學(xué)孟君研究員的研究團(tuán)隊在國際頂級期刊《自然—通訊》（Nature Communications）在線發(fā)表了以‘Arctic weather variability and connectivity’為題的研究文章，首次利用統(tǒng)計物理揭示了北極海冰天氣變率與不同時空尺度上的氣候現(xiàn)象之間存在顯著關(guān)聯(lián)。

冰與火之歌：北極與全球氣候

北極離我們很遠(yuǎn)，但這片冰天雪地直接關(guān)系到我們身邊的天氣變化，甚至全球的氣候穩(wěn)定性。北極海冰是地球“氣候調(diào)節(jié)器”的一個關(guān)鍵部分，它通過與大氣和海洋環(huán)流的互動來影響全球的天氣模式。孟君研究團(tuán)隊介紹，北極區(qū)域作為全球變暖的放大器，其變暖速率遠(yuǎn)超全球其他區(qū)域，而這個過程會通過一個叫“正反饋機(jī)制”的機(jī)制，影響到全球的極端天氣，特別是中國南方的極端天氣。

正反饋機(jī)制：越來越糟糕的連鎖反應(yīng)

把一個雪球推下山，它會越滾越大，最后可能形成一場雪崩。北極海冰融化就好比這個雪球，起初只影響周圍的氣候，最終可能激發(fā)一系列更大范圍的氣候變化，這就是“正反饋機(jī)制”，“惡性循環(huán)”就是指這種現(xiàn)象。類似地，全球暖化導(dǎo)致北極海冰加速融化，而反過來又讓全球氣候變得更加不穩(wěn)定。這意味著氣候系統(tǒng)發(fā)生了 “短路”，一旦開始，就很難停下來。它最直接的影響就是全球極端天氣事件的增多，比如暴風(fēng)雨、洪水等，這無疑是對人類社會和地球生態(tài)系統(tǒng)的巨大威脅。但盡管其重要性不言而喻，學(xué)術(shù)界對于區(qū)域氣候的短期可預(yù)測性及其影響的研究仍然十分有限。

圖：北極海冰與全球氣候系統(tǒng)的正反饋機(jī)制

科學(xué)的力量：不斷深化的研究

針對上述問題，孟君聯(lián)合北京師范大學(xué)系統(tǒng)科學(xué)學(xué)院教授樊京芳開展了相關(guān)研究，開創(chuàng)性地提出了一種基于非線性動力學(xué)與統(tǒng)計物理的系統(tǒng)科學(xué)方法，揭示了北極海冰天氣變率與不同時空尺度上的氣候現(xiàn)象之間存在顯著關(guān)聯(lián)。

圖：研究團(tuán)隊工作場景

研究發(fā)現(xiàn)，北極海冰天氣變率在年際變化尺度上受到另一個氣候模態(tài)北極濤動的顯著影響。更重要的是：這種天氣不穩(wěn)定性可以通過大氣遙相關(guān)影響更廣泛的區(qū)域模式，增加人類活動和天氣預(yù)測的風(fēng)險，研究分析清楚地揭示了這些具體的遙相關(guān)關(guān)系。研究還詳細(xì)揭示了北極區(qū)域與我國南方地區(qū)之間的具體遙相關(guān)路徑。在全球變暖背景下，我國南方極端天氣風(fēng)險將顯著增加。另一方面，全球不同區(qū)域的天氣變化也可以通過正反饋回路反過來破壞北極氣候的穩(wěn)定性。這一研究成果極大地豐富了人類對北極與全球氣候系統(tǒng)之間動態(tài)相互作用的理解，對于全球系統(tǒng)性風(fēng)險的評估與治理具有重要意義。

圖：北極海冰與區(qū)域天氣遙相關(guān)路徑

為未來做準(zhǔn)備

北極的冰層融化不僅僅是北極的事，更是全球乃至每一個人都需要關(guān)注的重要問題。孟君團(tuán)隊的研究提供了新的視角和理解，對全球系統(tǒng)性風(fēng)險的評估與治理具有不可估量的價值。北極的海冰融化不是孤立的現(xiàn)象，它像一個觸發(fā)器，激活了全球氣候系統(tǒng)中的“正反饋回路”，進(jìn)一步加劇了全球氣候的不穩(wěn)定性。

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