这个北极不太冷

本文来自微信公众号：星球研究所，作者：丁昊、云舞空城，编辑：云舞空城、所长，图片：周昫光，设计：王申雯，地图：张威、陈志浩、郑艺，审校：云舞空城，地图审校：陈景逸，头图来自：视觉中国

北极，地球北部，总面积超过2100万平方千米的极寒地带。

（北极地区范围示意，所示国家为部分领土位于北极地区的国家，制图@张威&王申雯/星球研究所）

184万平方千米的冰川覆盖陆地，1100万平方千米的海冰冻结海洋。

高空之中，极度寒冷的北极涡旋随时准备南下，用寒潮侵扰四方。

（因北极与其他地区的温度差异等因素，北极及周边区域上空长期存在着北极涡旋与极锋急流，并将极地的冷空气束缚其中；下图为北极涡旋与极锋急流示意，制图@王申雯/星球研究所）

但是，冰封的极地却并非地球的常态，两极冰封的“冰室地球”在地球46亿年的岁月里出现次数寥寥无几。

可对于人类而言，这个冰封的北极却非常重要。在一个越来越热的世界里，遥远北极的命运将会影响到我们每一个人。

（一只北极熊在冰面上奋身起跳，摄影师@沈辉）

是谁冰封了北极？又是什么样的力量让它急速消融？

一切要从千万年前“凛冬“的降临说起。

凛冬降临

与南极以陆地为主不同，北极以北冰洋为中心，陆地环绕四周，仅有白令海峡、挪威海等少数通道

可让北冰洋与外界相连。

（北冰洋范围示意，不同机构组织对北冰洋范围的定义存在差异，本文以图中所示边缘海作为北冰洋范围的边界，制图@张威/星球研究所）

这也使北冰洋成为全球最小的大洋，仅有1400多万平方千米，为太平洋的7.7%，外号“北极地中海”。

广阔的大陆架伸入北冰洋的海底，除大洋中部由三条海岭分隔形成的四片海盆较深外，北冰洋的平均深度仅有1200多米，是全球最浅的大洋。

（请横屏观看，北冰洋海底地形示意，制图@张威&王申雯/星球研究所）

如此的海陆格局，历经了数千万年的地质演变。而在这场演变的早期，地球还十分温暖，北冰洋表层温度甚至可以高达23℃，堪比今天的亚热带。但数千公里外的地质运动，即将把地球抛入刺骨的寒冷。

约8000万年前起，广泛而持续的造山运动，从欧洲的阿尔卑斯经伊朗的札格罗斯，到亚洲的喜马拉雅，制造出规模巨大的超级造山带，并持续至今。

（白垩纪晚期以来全球板块运动示意，制图@王申雯&郑艺/星球研究所）

群山逐渐隆升，大量的新鲜岩石暴露地表，逐渐被雨雪风霜破坏，与大气发生复杂的化学反应，消耗了大量的二氧化碳，减弱了温室效应，以至于在最近的5500万年里，地球开始逐渐降温。

约1300万年前，北冰洋的表层海水逐渐冻结，形成了大范围全年存在的海冰。随着地球继续降温，北冰洋很快就被彻底冻结，北极周边的陆地也开始被冰雪覆盖。

约700万年前，格陵兰岛的积雪逐渐压实成冰，形成冰川。随着全球气温逐渐降低，冰川自高向低扩张，直至从陆地延伸至海面，成为矗立海上的白色绝壁，浑厚壮观。

（请横屏观看，斯瓦尔巴群岛上延伸至海面的冰川，摄影师@梅元皎）

当延伸至海面，冰川在重力、海浪等作用下断裂、坍塌、崩解，便形成了漂浮于海上的冰山。

（格陵兰岛附近海域的冰山，摄影师@Thomas看看世界）

而陆地上冰川的体积不断增长，范围也越来越大，至约275万年前，北冰洋周边陆地的大量冰川已彼此相连成巨大、巨厚的冰体，可以将下方的山谷、山脊悉数覆盖，冰盖诞生了。

至此，整个北极以及周边地区变成了地球的白色穹顶。再加上从约3400万年前，就逐渐被冰盖覆盖的南极，地球正式变成两极冰封的“冰室地球”。

（当地球南北两极均有大量冰体覆盖时，即为“冰室地球”，如今我们所处的“冰室地球”时期，在近5亿年来的历史中仅为第3次；请横屏观看，图为斯瓦尔巴群岛上的冰川，摄影师@陈建伟）

然而，在地球整体寒冷的基调下，也有着小幅度的冷暖交替。每隔数十万乃至数万年，地球的公转姿态会发生微小变化，接受的太阳能量随之波动，气候也出现冰期和间冰期的变化。

在最寒冷的冰期，北极冰盖范围极大，可向南延伸到北纬37°，格陵兰岛、北美大陆大部、欧亚大陆北部几乎全被覆盖，再加上南极洲冰盖和陆地高山冰川的贡献，全球海平面可下降超过百米。

（随着地球气候周期性变化，冰盖的范围和体量也一直在变化，约两万年前的末次冰盛期是距离我们最近的一个极寒时刻，海平面下降了约130米；下图为末次冰盛期冰盖范围，其中海岸线为海平面下降130米后的位置，制图@王申雯&张威/星球研究所）

但冰期之后的间冰期，全球气候会重新回暖。约1.2万年前，距离我们最近的一个冰期结束，快速的增温，令广阔的冰盖再次后退，人类熟悉的现代北极，开始逐渐成型。

冰雪行迹

冰向高山和北方退去，在北极外围的陆地上，留下许许多多的冰川地貌。

在北极和周边的山岭中，冰川从山麓后退至山顶或消失不见，留下许多棱角分明的刃脊，尖锐锋利的角峰，还有呈U形的冰川槽谷。

无论是北欧的斯堪的纳维亚山脉，还是阿拉斯加的布鲁克斯岭，北极和周围的山地因为极其丰富的冰川地貌，尽显凌厉之态。

（挪威赛尼加岛的冰川地貌，它属于斯堪的纳维亚山脉的一部分，摄影师@苏铁）

其中，冰川在海岸山地塑造的峡湾，尤为特别。

（请横屏观看，格陵兰岛的峡湾景观，摄影师@Thomas看看世界）

在寒冷的冰期，冰川在群山间刨蚀出许多U型槽谷，随着冰川退却、海平面上升，海水逐渐淹没U型槽谷，并向内陆不断延伸，幽深狭长的峡湾便诞生了。

（峡湾形成示意，制图@王申雯/星球研究所）

位于格陵兰岛的斯科斯比松峡湾，长度达到350千米，且拥有树枝般繁多的分叉，构成了世界上最大的峡湾体系之一。

（格陵兰斯科斯比松峡湾卫星图，图片来源@NASA）

而被斯堪的纳维亚山脉纵贯全境的挪威，更是拥有近1200条峡湾，海岸线变得无比曲折，总长度超过2.5万千米，其中约90%都位于峡湾两侧。

（挪威海岸沿线峡湾分布，制图@陈志浩/星球研究所）

山区之外，不断向北退却的冰川，则揭开了冰下世界的秘密。

在更久远的年代里，这些冰川向南发育、扩展时，在地表岩石软弱之处刨蚀出许多洼地，如今随着冰川退却逐渐暴露出来，被融水填满后，形成星罗棋布的冰蚀湖。

（冰蚀湖形成示意，制图@王申雯/星球研究所）

1/4国土位于北极圈内的芬兰，拥有近19万个湖泊，仿佛镶嵌于大地上的无数宝石。最大的塞马湖（Saimaa）面积达到4400平方千米，将数千座岛屿拥入怀抱。

古老的冰川，塑造了北极部分地区的面貌。但北极依旧寒冷，广泛分布的冻土，还塑造了一些更加奇特的景观。当地下水体结冰膨胀，上部的泥土被顺势顶起，在大地上产生了许多小丘，被称作冻胀丘。

（位于加拿大西北地区图克托亚图克的冻胀丘，摄影师@Kristian Binder）

而对于冻土地区的地表水体，由于反复发生冻结和消融，地面逐渐塌陷、积水，形成数不胜数的热融湖。

（热融湖形成示意，制图@王申雯/星球研究所）

从高空俯瞰时，这些热融湖密集分布、形状各异，在辽阔的北极大地上，描绘着出人意料的图案。

经过长期的消融与退却，在如今的北极，冰川已基本退出北极外围的大陆，只残存于北冰洋外围的岛屿上。例如斯瓦尔巴群岛的群山之间蜿蜒着1600多条冰川，这个面积仅有6万多平方千米的群岛，有一半以上的陆地被冰川覆盖。

格陵兰岛则保存着北极仅剩的冰盖，总面积超过170万平方千米，覆盖着格陵兰岛85%的陆地。

冰川从北极的陆地大幅退却，而海冰的范围也已不及冰盛时期。

它随四季冷热轮转，寒冬后的三月，北冰洋的海冰面积最大，可以延伸至太平洋与大西洋，总面积达到1540万平方千米。而盛夏后的九月，便仅剩640万平方千米，退居北冰洋一隅。

（以上数据为1981-2010年三月、九月北冰洋海冰延伸范围的平均值；下图为北冰洋冬夏海冰延伸范围示意，制图@张威/星球研究所）

冰室地球背景下的小升温让北极冰雪退却，不仅重塑了北极的面貌，也使各类动植物重新向北极进发，将北极再度变成生灵的热土。

生灵热土

北极圈附近的陆地是北极相对温暖的地方，虽然年平均气温往往不到5℃，但由松树、云杉、冷杉等针叶树组成的森林，仍能在这里成片地生长，这便是北方针叶林又称泰加林。

其范围从北纬50度延伸至北纬70度，覆盖欧亚、北美大陆北部的大部分区域，以约11.5%的地球陆地面积成为世界上最大的生物区系，也是世界上最北的森林。

（北方针叶林范围示意，制图@张威&王申雯/星球研究所）

每当寒冬降临，这些针叶树便会停止生长，进入冬眠状态。细胞壁与细胞内物质还会发生轻度分离，即使细胞之间结冰，细胞内也不易形成冰晶，从而避免受到损害。而当夏季来临，它们在较低的温度下便被“唤醒”，以便充分利用短暂的夏季生长。

凭借这样的本领，它们在北极密布成林蔓延千里，成为冰天雪地中的森林王者。

而在纬度更高、更加寒冷的地方，北方针叶林也无法生长，另一种植物群落开始展现它们的本领。

这是由苔藓、地衣、草本植物以及一些矮小的灌木等组成的苔原。

这些看似纤弱的植物，在地球最北的土地上呈现出勃勃生机，其分布面积超过1100万平方千米。

（北半球苔原范围示意，制图@张威&王申雯/星球研究所）

这里的冬天往往低至-30℃，苔原植物往往拥有缓慢的生命节奏，用两年甚至更长时间慢慢完成一次发芽、生长、开花的全生命周期。

为了防止结冰，一些苔原植物还会在细胞内储存脂肪、糖分等物质，以降低冰点，从而获得御寒的能力。

（格陵兰Ula峰下的苔原植被，摄影师@Thomas看看世界）

植物以外，北极的动物也演化出了应对寒冷之道。

低温海水能够溶解更多的氧气，再加上夏季连续数月的阳光，大量的浮游藻类在北冰洋繁衍，各种鱼类、磷虾等以其为食，吸引着多种捕食者的到来。

虎鲸、独角鲸、北极露脊鲸等17种鲸类每年都会来到北极，它们拥有极厚的皮肤和脂肪层，一些种类的脂肪层甚至厚达半米，成为绝佳的御寒“装备”。海象、海豹等鳍脚类哺乳动物有着类似鲸类的御寒策略，皮肤下同样堆积着大量脂肪，让它们看起来憨态可掬。

（一只躺在北极海冰上的髯海豹，摄影师@徐征泽）

但别看它们在陆地上运动缓慢，厚厚的脂肪也带来了流线型的外观非常有利于水下活动，让它们成为极地最灵活的胖子。

而在北极的陆地上，驯鹿、麝牛等植食性动物多拥有强有力的蹄，能在冬季雪满大地时挖掘出深藏积雪之下的苔原植物。北极狐等肉食性动物，则在不同季节改变毛发的颜色。冬季一身雪白，夏季换上岩土一般的褐色，与环境融为一体，帮助它们隐匿暗处、伺机捕食。

（斯瓦尔巴群岛上的一只北极狐，摄影师@徐征泽）

而拥有2~3米的硕大体型以及全身乳白色毛发的北极熊，是北极地区当之无愧的明星。

作为世界上现存最大的陆生肉食动物，它拥有350~700公斤的巨大体重，能以每小时40千米的速度在冰上飞奔，和每小时10千米的速度在水中游泳，是北极的运动健将。而有力的前掌，巨大而锋利的犬齿，以及长时间蹲守的耐心，更使北极熊成为地球最北部的顶级陆生掠食者。就连海豹、海象、甚至鲸类等大型动物也在它们的食谱里。

丰富的生物令北极地区充满活力，到了1万多年以前，不断迁徙的现代人类终于踏足这片极北之地。他们在此生存、捕猎，不断适应着北极的极端环境。

（驯鹿在北极的人类社会中具有重要的意义，摄影师@LuDi__）

人们因地制宜，以捕猎海豹、鲸类等动物为生，猎物体内含量颇丰的脂肪为他们抵御严寒提供了食物保障，食用生肉也使得他们在缺乏果蔬的条件下能够获得足量的维生素C，不至于患上败血病。

而人类的智慧也让他们逐渐学会了以冰雪为房屋、以兽皮为服饰，饲养雪橇犬和驯鹿既作为跨越物种的朋友，也作为出行的交通工具。

（萨米人村庄与驯鹿，摄影师@吴邺霖）

凭借着独特的生活方式，人类在北极扩散开来。在格陵兰岛、北欧、西伯利亚等地形成了因纽特、萨米、雅库特等独特的北极土著文化，并一直延续至今。

但在北极之外，人类生活的世界正在快速改变。特别是近代以来，工业活动排放的巨量温室气体，引发了快速而剧烈的全球变暖，北极的极寒正在被逆转，一场颠覆性的改变已经悄然开始。

这个北极不太冷

由于人类活动的影响，全球平均温度从1900年至今，急剧增加了约1℃，放眼最近一千年的历史，堪称直线上升。

而由于极地放大效应的存在，北极的升温幅度约是全球平均升温的两倍，达到惊人的2℃左右，几乎是地球的“热得快”。

（北极地区升温异常示意，通过比较北极地区与全球的温度异常分布和平均升温曲线，可见北极地区的升温幅度明显高于全球平均水平，制图@郑艺/星球研究所）

北极正在融化，格陵兰岛的冰盖不断消融，冰冷的淡水快速流进北大西洋。使影响全球海陆热量分配的温盐环流变得不再稳定，给全球气候带来更多变数。

（格陵兰冰盖上由融水汇成的冰上河，这是冰盖正在消融的迹象，图片来源@NASA）

北冰洋的海冰快速消融，面积逐渐缩减，在未来的某一个夏天，地球的白色穹顶或将不复存在。

（北冰洋夏季海冰延伸范围变化，制图@张威&王申雯/星球研究所）

对人类而言，一个快速消融的北极，首先蕴含着巨大的机遇。

由于化石燃料仍是全球主要能源，在丰厚利益的驱使下，全球的石油工业正瞄准北极丰富的油气。蕴藏在西伯利亚、阿拉斯加、加拿大北部，甚至北冰洋大陆架深处的油气资源会变得更容易开发。

依托煤矿、金属矿产开发而营建的那些城镇，如俄罗斯的摩尔曼斯克，或挪威的朗伊尔城，也将随着气候的转暖迎来更大的发展。

（请横屏观看，挪威朗伊尔城，其以北纬78°13′的位置被称为地球最北的城镇，摄影师@苏铁）

海冰大量消融后，经由北冰洋的北极航道或将打开，大幅节省跨洲航行的时间，给人们创造出更多的财富。

（北极航道线路示意，制图@陈志浩&王申雯/星球研究所）

但另一方面，快速消融的北极，也蕴含着巨大的威胁。

越来越多的资源开发活动，将威胁北极地区脆弱的生态环境。北极独特的生物多样性无疑将受到巨大的冲击。消融中的冻土，则令北极内外的基建设施在烂泥里变得”摇摇欲坠”。

此外，全球冻土中还蕴藏着超过1.6万亿吨的碳，超过大气中碳含量的2倍，其中绝大部分都分布在北极周围，被科学家称为“冻土碳弹“。若这些碳均以甲烷的形式进入大气，可能会引起气温的显著上升，给人类社会带来灾难性的后果。

北极地区的升温还会破坏北极涡旋和极锋急流的稳定性，使冷空气更容易趁势南下，暖空气更容易北抬，生活在北半球的人们也将会在全球变暖的背景下，经历更极端的寒潮和酷暑。

（不同情况下北极涡旋和极锋急流示意，制图@王申雯/星球研究所）

几乎可以肯定的是，在未来很长的时间里北极还会继续改变，但这就是北极，一片充满变化的寒冰与热土。

它经历了从无冰到有冰的变化。在最近的200多万年间，和南极一道为我们呈现了两极皆覆盖冰雪的现代世界，使人类有机会亲眼目睹地球46亿年的时光中极其罕见的“冰室地球”。

它经历了地球自身的冷暖节律，在最近的10多万年里和南极一起用冰雪改变地球的面貌，塑造出一个被人类熟知的世界。

如今，人类活动造成的全球快速变暖，也在让北极向着更加温暖的未来一路狂奔下去。

（格陵兰乌马纳克镇和海上冰山，摄影师@Thomas看看世界）

北极的未来会怎样？

或者数亿年后，地球将重新走出“冰室”，两极再无冰雪；或者数万年后，地球轨道将再度变化，冰期再度降临，北极重新进入极盛期。

（北极冰崖下的北极熊，摄影师@徐征泽）

而在人类可以感知的近未来，北极的命运却掌握在我们每一个人的手中。虽然我们都只是渺小的个体，但无数渺小个体的抉择，也能汇成巨大的时代洪流。

（北极光照耀下的挪威特罗姆瑟市，摄影师@陈灿铭）

北极的未来，将由你我继续书写，而聪明的人类，又将做出怎样的抉择呢？

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本文来自微信公众号：星球研究所，作者：丁昊、云舞空城，编辑：云舞空城、所长，图片：周昫光，设计：王申雯，地图：张威、陈志浩、郑艺，审校：云舞空城，地图审校：陈景逸，头图来自：视觉中国