正文

“山无陵，江水为竭。冬雷震震，夏雨雪。天地合，乃敢与君绝。”《上邪》以此描述亘古不变的爱情。

稍微了解北极的人都知道，北极几乎常年都是隆冬，很少会有降水现象，更少发生雷电。然而，近年来北极地区观测到越来越多的雷暴现象，简直要把过去几十年的雷全都打掉，令气象学家也震惊不已。为何极地会发生如此反常现象？让我们尝试揭晓。

近十年北极地区雷电次数

北极雷暴（2021年7月20日新闻直播间对北极一周连续三次雷暴的报道）

雷电是怎么形成的？

提到雷电，大家都能联想到夏季常见的雷雨天气。每到夏季，雷电似乎是不可避免的自然现象，尤其是在雷暴天气中尤为明显。雷电的形成要求特定的气象条件，比如对流层的上部必须要足够冷，而靠近地面的空气温度较高，而且水汽含量充足，只有在这样的大气环境下，当暖空气上升时，一方面空气中的水蒸气会凝结成无数微小的冰粒，另一方面气流在上下对流过程中，出现剧烈扰动和翻滚，这样，那些微小的冰粒物质，在气流的作用下，会互相发生撞击和摩擦，从而带上一定的电荷，形成带电的积雨云。积雨云多形成于在高温、湿润的天气条件下，所以夏季的高温和较高的湿度为积雨云的形成提供了理想的条件。

积雨云为什么能形成雷电？这是因为不同高度的云层带有不同的电荷，云层之间或云层和地面之间存在电势差，当电势差足够高时便会击穿空气，形成宏大的放电现象，也就是雷电。雷电的巨大能量不仅能在瞬间释放强烈的光和热，还能引发一系列自然现象，如雷鸣、火灾等。

雷电形成原理

雷电现象

极地地区其实是白色沙漠

让我们先认识一下极地的主体：冰川。地球的三极，北极、南极、高极——青藏高原，都存在着大面积的冰川。冰川是结晶冰、雪、岩石、沉积物和液态水的大型常年堆积物，起源于陆地，在自身重量和重力的影响下沿斜坡向下移动。对冰川的分类存在许多方法，大体有按形态分类的冰川/冰盖分类，根据冰川活动层以下恒温层的热力特征的拉加里分类，根据气候条件和冰川温度状况的阿夫修克分类，以及根据冰川上部物质结构和冰川温度状况的阿尔曼分类。

仅见于大陆型冰川的冰塔林

南极冰川

虽然，冰川占据了地球表面10%的面积，固锁了约33×10⁶km³的淡水，占地球淡水资源的四分之三，可谓最大的淡水宝库，但这些水多以固态形式封存在冰川之中。由于温度极低，冰川地区空气中水蒸气含量也极低，难以形成降水。以南极为例，在人们的印象中，南极似乎经常狂风暴雪；然而，实际上这“暴雪”和沙漠中的沙尘暴差不多，不过是气流将地面的积雪吹起，并非天空中真正的降雪。来自南极科考站的信息显示，南极每年的降水量比撒哈拉沙漠还少，相当部分地区年降水量仅为50MM，南极内陆地区更少，大概只有10MM。由此可见，南极简直是世界上最大的“白色沙漠”。

冰川是冰冻圈的三大组分之一，而冰冻圈是地球表层和气候系统的重要组成部分，对全球气候变化起到至关重要的作用。冰川通过冰雪反射、融化以及水循环影响全球气候，这也是冰川之于人类最重要的作用之一。所以尽管冰川地区降水量极低，冰川对周围环境的水文作用却非常重要。比如，青藏高原的积雪异常对东亚大气环流、印度降水以及长江中下游梅雨季节都有着相当的影响。我们看看亚欧大陆与青藏高原同纬度的地区，非洲是撒哈拉沙漠，中东是阿拉伯沙漠，而到中国和印度，则是郁郁葱葱的平原和丘陵，这离不开青藏高原的冰川雪水。在青藏高原三江源地区，长江、黄河、澜沧江三江发源，汩汩流淌分别形成了中国人民和印度人民的母亲河，哺育了两大文明、万千生灵。

三江源国家公园

另外，十分反常识的是，距离我们上万公里的南极，也影响着我国的降水。一些研究指出，南极涛动（一种反相气压振动）和“海-冰-气”相互作用都会对中国降水产生一定影响，且这种影响不同的年代际背景下发生了改变，因而可以通过对南极的观测在一定程度上预测中国夏季降水特征。

温度升高，或是极地异变的原因

由于全球变暖，冰川的面积在近一个世纪大幅缩减。例如，北极冰川的年最小面积从上世纪八十年代到今天，减少了一半左右。

北极冰川面积自1979至2020年变化趋势

冰川消长和物质含量对于温度变化极其敏感。工业化以来，两极冰芯中温室气体含量出现显著增长，而温室气体含量与气温呈正相关。研究指出，20世纪气候变化趋势仍然由自然气候变化过程支配，大气CO₂等温室气体产生的增温效应只是加剧自然气候的变暖或减缓自然气候变冷，但到我们所处的21世纪其增温效应渐趋明显。冰川持续地物质亏损导致全球冰川全面退缩，近20年冰川末端有加速后退现象，冰川加速退缩是全球气候持续变暖积累效应的反映，正积温不断增加，冰川内部温度持续升高，冰川消融区面积增大、冰面冰尘和矿物粉尘增加等导致的冰面反照率降低以及冰川破碎化等，是冰川加速消融的重要原因。

温度升高导致冰川消融的比率

在地球历史上，也发生过若干次冰川剧变的事件。例如新仙女木事件，这是一万多年前的一次气温骤降事件，系末次冰消过程中气候非线性反馈的结果。分辨率为年的格陵兰冰芯记录表明，这一时期温度低于现今约15℃左右，并伴随尘埃、海盐离子含量增加和CH₄、N₂O含量减少，整个事件持续时间约一千三百年，其建立和结束极为迅速，仅在五到二十年的时间内就完成了。这也从一个侧面反映出，全球性的气候变化可以在很短的时间内发生，人类不得不认真审视自身的行动对自然的影响。

同时，冰川地区碳排放也与气候变暖息息相关。封存于冰冻圈中的碳是在漫长时间内因低温不能分解的碳逐渐累积起来的，一旦冰冻圈冰雪融化，这些碳就会进入生态系统中。在气候变暖背景下，这部分碳量在短时间尺度下极易成为净碳释放，反过来形成正反馈循环，加剧温室效应。通过使用南极过去2000年的冰芯数据，发现地球可能已经比此前认为的更接近1.5℃升温极限。因此，实现碳达峰和碳中和的任务迫在眉睫。

全球夏季气温异常

看到这里，极地会如此频繁打雷的原因也呼之欲出了：随着温度的升高，极地地区的冰川开始融化，大气湿度上升，出现了新的降水模式——不仅仅是雪，还可能是冰雹、雷暴甚至暴雨。

结语

全球变暖使得冰川不再极寒，因而也不再极旱，带来了雷暴与雨雪，仿佛是大自然向人类宣泄着愤怒。人类该做些什么？我想我们已经有了答案……

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参考文献

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来源：石头科普工作室

编辑：紫竹小筑

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