北极海冰减少 ， 或是全球灾难的开始北极海冰的减少 ， 首当其冲的便是可怜的北极熊以及在海冰上换气的海豹了 ， 海冰的减少会让北极熊的生存领域减小 ， 最终因种群的生存空间以及食物减少而灭绝 ， 这些都是气候领域老生常谈的话题了 。
不过 ， 这篇文章我们不谈这些老掉牙的内容 ， 咱们谈点你可能不知道的故事 。
海冰上栖息的北极熊
海冰减少 ， 甲烷大爆发
北极海冰的减少 ， 会诱发气候恶化等一系列的连锁反应 ， 甲烷大爆发就是其中之一 。 由于北极地区的永久冻结带正在融化 ， 密闭的海冰化成了可流动的湖泊 ， 被长期“封印”着的甲烷以气泡形式从湖水中汩汩涌出 。
北极甲烷
北极地区的甲烷储量巨大 ， 这些甲烷很有可能是白垩纪等时期的植被死亡后由微生物分解产生 ， 随着冰河期的到来 ， 这部分甲烷与水结合 ， 在低温下形成了固体的甲烷冰 。 要知道 ， 同样体积下 ， 固体甲烷冰中储存的甲烷大约是气体的160多倍 。
随着北极越来越多的冰层开始解封 ， 永久冻土层中的甲烷释放量成倍增加 ， 而甲烷的释放不仅仅会造成非可再生能源的浪费以及环境的破坏 ， 而且会加速全球变暖 。
那么 ， 为什么甲烷的释放会导致全球变暖呢？我们早在初中化学课堂上就了解到 ， 甲烷在充分燃烧时的产物是二氧化碳和水 ， 而二氧化碳是全球公认的导致气候变暖的决定性因素（下文我会对二氧化碳导致全球变暖的详细原理进行解释） 。
甲烷燃烧的化学方程式
科学家勘探发现 ， 除北极之外 ， 仅东西伯利亚地区的永久冻土下就储存有5000亿吨的碳 ， 而西伯利亚的这块永久冻土已经冰封有4万年历史之久 ， 近些年随着温度的上升 ， 冻土层开始融化 ， 在不少地区已经开始出现甲烷大爆发的现象 。
科学家表示 ， 即使是按照目前发现的两极地区和西伯利亚的甲烷圈来计算 ， 本世纪将会有1000亿吨的碳会以甲烷的形式从冻土中释放出来 ， 其产生的二氧化碳将相当于人类270年的排放量 。
而关于二氧化碳是如何导致全球变暖的呢？这就要提及一下太阳辐射了 ， 因为地球上的能量的最终来源都要归功于太阳 ， 地球接收到的太阳辐射越多 ， 温度就越高 ， 而二氧化碳等温室气体就在其中起到了增加太阳辐射吸收率的作用 。
学过物理的同学们可能还记得 ， 太阳辐射主要是短波辐射 ， 地面辐射和大气辐射则是长波辐射 。 由于大气层对长波辐射的吸收能力较强 ， 对短波辐射的能力较弱 ， 所以当短波为主、长波为辅的太阳光照射到地球上时 ， 长波成分会被大气层吸收 ， 这部分占到总量的大约20% 。 一部分会被反射回宇宙 ， 这部分占总量的30% ， 而剩下的50%则会透过大气层被地表吸收 ， 这一过程给地球升温 。
CO2导致温室效应的原理
太阳会向地球辐射能量 ， 地球也会通过再辐射的方式向宇宙中回馈能量 ， 地球向外界回馈能量的过程就是散热降温的过程 。 但是我们讲到 ， 大气层吸收长波辐射的能力较强 ， 而地球辐射正好就是长波辐射 ， 所以地球辐射能量的95%会被大气层给吸收 ， 仅有5%左右的能量被释放到宇宙 。 正是大气层对长波辐射的阻挡 ， 才使得地球不能迅速降温 。 而阻挡的能力大小 ， 则取决于二氧化碳和水蒸气等温室气体的多少 。
下图显示了二氧化碳等气体对不同波段辐射的阻挡能力 ， 横轴是波长 ， 纵轴是吸收百分比 。 最上面的一栏中 ， 红色为太空进入大气的波段 ， 以可见光为主 ， 蓝色为从大气进入太空的波段 ， 以红外为主；第三栏显示了几种气体对波长的吸收曲线 。
以二氧化碳为例 ， 在长波区域有一个峰值产生 ， 说明增加二氧化碳会吸收更多本来会输出到太空的能量 ， 使得热量留在了地球 。
不同气体对波长的吸收曲线
总之 ， 二氧化碳等温室气体越多 ， 则大气中吸收这部分能量的能力越强 ， 则释放到宇宙的能量越少 ， 则地球越不容易降温 ， 全球变暖就此而生 。
冰川融化
海冰减少 ， 助推全球气温上升
别看北冰洋的面积仅为太平洋的1/10 ， 它在气候调节中可有举足轻重的作用：海冰的反照率大约是海洋的5倍多 ， 海冰面积越大 ， 将地球接收的太阳辐射反射回宇宙的能力就越强 。 正因为如此 ， 两极地区拥有比其他地区更低的温度 ， 这大大延缓了地球气候变暖的步伐 。 所以说 ， 北极地区的温度调节对全球气候起到了“放大”作用 。
推荐阅读
- 液态烃闪蒸气化取样进样器
- 海平面上升：本世纪末，5个国家或消失！如升1米，中国会怎么样？
- 常用的化学除杂方法
- 地球即将两极反转？地球磁极正在移动，未来可能穿越中国
- 室温超导体的说法还没有消失
- 基因编辑酵母菌酿啤酒！科学家称口味更好，你敢喝吗？
- 他虚构了一个星球，上面住着一群特别的生物，古怪又可爱
- 一个火星，两种探测结果，火星上是否存在甲烷气体？
- 地质科学的未来发展方向主要有这么几条，工作性质很辛苦