日前，格陵兰岛下起了人类有气象记录以来第一场大暴雨，而且是发生在格陵兰岛海拔3216米的地方。
根据科罗拉多大学研究者给出的数据：伴随着格陵兰岛这场大暴雨的从天而降，冰川将加速融化，最终会导致至少70亿吨水伴随着暴雨流失。而这已经是过去10年时间里，格陵兰岛发生的第三次大规模融化事件了。
而在30年前，格陵兰岛的大规模融化时间发生概率，大约是每隔150年才会出现一次，而且情况远不如现在严重。
2016年夏季，格陵兰冰盖表面的冰融水汇聚成河流。河流在裂隙中冲出孔洞（被称为冰臼），形成竖井，将水引往冰盖底部。流水的润滑作用会让冰盖更快地滑到海中。图中的橙色点是研究这种效应的研究者们的帐篷。
对于暴雨发生的原因，有研究者表示，这主要是由于北半球的极端高温引起的。
近年来，南北极高温现象愈发严重，进而引发动植物锐减、海平面上升、全球极端天气频发。
南极和北极，到底怎么了？
图文：阿拉斯泰尔•福瑟吉尔（英国皇家地理学会会士） 基思•肖利（布里斯托大学博士）
翻译：林巍（中国科学院南京地质古生物研究所助理研究员） 吴灏（浙江自然博物馆博士）
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恐怖的数据
古老的南极冰层是我们星球上最好的记忆存储器之一。它记录了过去50万年的温度和二氧化碳水平，这些信息被埋藏在冰内的气泡所捕获。
20世纪80年代和90年代，苏联在南极洲的科学考察站沃斯托克站钻取的冰芯，首次揭示了两件对于气候变化研究至关重要的事实：第一件是温度和二氧化碳水平的变化总是步伐一致，两者上升和下降的趋势相同；第二件是两者都达到了有记录以来前所未有的高值。
美国国家航空航天局拍摄的南极洲卫星照片，这里是地球上最冷、最干、最多风的地方。南极半岛位于左上方。
那么气候变化对南极洲及周边海域意味着什么？一些人预测海岸周边的陆表会变得更绿，这预示着入侵物种的到来。事实上，近几十年来的气候变暖，使得南极半岛多处冰雪消融地区的苔藓数量增加了4倍。
那些在南极半岛上度夏的阿德利企鹅也急需关注，该区域受南大洋变暖的海水和风海流影响最深。
在过去30年中，一个位于南极半岛北端的阿德利企鹅繁殖群数量降低了80%，这可能是由附近海冰的消失所致，而海冰能激活企鹅所依赖的食物链。目前，这种损失被南极洲东部阿德利企鹅种群数量的增长所平衡，那里局部海冰的数量实际上在增加，但这可能无法持续下去。
王企鹅雏鸟育儿所：王企鹅雏鸟等待着父母用嗉囊带着食物归来，这些雏鸟只是环南极地区南乔治亚岛圣安德鲁斯湾庞大秋季集群的一部分。
随着南大洋变暖，更多的光透过变薄的冰层照射到洋底，一些海洋物种或许会繁盛起来。罗斯海是位于新西兰正南部的巨型海湾，研究者们近来在此处海底发现，深海海绵、海星、海蛇尾、海参出现了爆发式增长，但这种急剧增长可能具有误导性。
研究者们在南极半岛附近的别林斯高晋海发现了海底蠕虫和其他新物种的入侵，它们将原有物种挤走，导致总生物多样性受损。
海洋生物学家认为，生活在南极洲周围海床上的大约4/5的原生无脊椎动物物种受到气候变化的威胁。根据联合国政府间气候变化专门委员会的说法，大约1/4的海冰可能在21世纪消失，浮游植物也将会减少。这意味着磷虾也会减少，作为连锁反应，南大洋中所有取食磷虾的物种，从鱼类、乌贼、企鹅到座头鲸等，都会减少。磷虾种群的崩溃对整个生态系统的打击是毁灭性的。
巴布亚企鹅在它们繁殖地的近海捕食磷虾，并带回去喂养它们生长中的幼鸟。这群企鹅属于一个超过100只的集群，它们的繁殖群位于南极半岛旁的丹科岛附近。随着南极海冰的收缩，巴布亚企鹅扩大了它们的食谱范围，一方面是因为巴布亚企鹅不像阿德利企鹅那样依赖磷虾，另一方面是因为它们体型较大，所以它们能潜得更深，捕捉种类更丰富的鱼类。
在北极，海冰减少对海象命运的影响尤为显著。对海象来说，海冰具有两种功用：海冰培育藻类，这是海洋食物链的基础；海冰又是海象潜入洋底取食蛤和贻贝的平台和在取食过程中休息的平台。但随着北极变暖，遥远北方的太平洋海象正在失去这些冰质平台，它们被迫上岸，成为气候变化的逃难者。
位于西伯利亚和阿拉斯加州之间的楚科奇海，是太平洋海象的一个主要觅食场所，但夏季时已几乎不存在海冰。剩下的海冰大多在更北的地方，位于深海之上。因此，海象向南迁徙，前往西伯利亚沿岸的岬角，在那里它们能登陆并休息。问题是，海象庞大的数量已使这些“岩石难民营”超出负荷。
迁徙中的太平洋海象——海象母亲和幼崽们与数千只其他个体一起，在俄罗斯北极圈地区的西伯利亚海岸登陆。该海岸是少数几个适合迁徙的海象在秋季休息的地区之一，在连续几个极度温暖的夏季之后，此时的海冰已融退至北冰洋腹地。
在楚科奇海的东岸，海象的数量增加了10倍。超过10万只海象挤在一起，一个挨着一个，这可能是我们星球上最大规模的大型哺乳动物集群之一。
随着空间的用尽，一些登陆点新来的海象只能爬上高达50米的悬崖以寻找休息之处。在那里，这种鳍脚类动物精疲力竭、饥肠辘辘，并因高度而迷失方向，它们可能会滑倒并跌落，也可能因野狗群或人类的骚扰而受到惊吓，并摔死在下方的岩石上。
在楚科奇海岸边的一处登陆点，当《我们的星球》摄制组进行拍摄时，就在岸边发现了超过650只海象的尸体。
成千上万只太平洋海象聚集在楚科奇海边缘的一处岬角，这里是世界最大的海象登陆区。2017年秋季，超过10万只海象在使用这片休息区，它们代表了大多数的太平洋种群。
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加速的先兆
北极和南极的差别并没有那么显而易见。
从表面上看，它们似乎是一样的，都覆盖着无尽的白冰，但在其他各个方面，它们是相对的两极。南极是一个被海洋环绕的大陆，而北极是一个被大陆环绕的海洋。南极洲的巨厚冰层使得南极地区能保持低温，而北极的变暖则严重得多，由此导致的北极海冰急剧消退，已经给许多物种带来了严峻的挑战。
3月，经过数月的24小时的冬季极夜和0摄氏度以下的气温，冰盖不断延伸，横跨海洋，将西伯利亚的冻土苔原与北美洲连接起来。北极熊也因此能跨越两块大陆。
到了夏季，较高的气温和极昼的阳光使得多数海冰融化，海冰的量在9月达到最小值。
最大值：2017年3月，经过连续3年的暖冬，漂浮的北极海冰的年度最大范围达到了历史新低。| 最小值：2017年9月，在夏末，北极的极地海冰年度最小范围达到了历史新低。
但在近几十年，这种季节循环已被打乱。能挺过夏季消融的海冰越来越少，而冬季形成的海冰也减少了，剩下的冰层也比过去薄得多。同时，在许多地方海冰更早解冻，更晚重新冻结，这意味着诸如北极熊等物种能够在冰上觅食的时间更少，而在岸上的时间更多，它们与人类遭遇的概率也在不断变大。
在我们星球极北之地发生的一切，看起来像是全球气候变化加速的一种先兆。整个星球都在变暖。
这是温室气体在大气圈中的积累所致，这些气体能捕捉太阳的热量。二氧化碳是一类重要的温室气体，因我们燃烧煤、石油和天然气等碳基燃料而大量释放。
在北极，变暖的速度是这个星球上其他地方的2倍以上，这是因为海冰的减少会加速变暖。冰是白色的，因此它可以将85%的太阳辐射反射回太空，这有助于保持北极的低温。但在最近几十年，随着冰的消融，这种白色表面被颜色更深的海洋所代替，后者仅能反射10%的太阳光，剩余的热量被吸收，加热了周边的空气和水体。
这一切导致的最直接效应是，更多漂浮在北冰洋上的冰在夏季融化。气候变得越暖，就有越多的冰融化，进而导致温度进一步升高。当冬季温度下降时，冰再次形成，但是再次形成的冰要薄得多，因为多数曾经年复一年延续下来的冰已经消失了。
直到最近，北极大部分地区仍被夏季也不融化的永久冰盖覆盖，但是其中超过40%的冰已然消失。北极冰盖的平均厚度自1975年以来减少了2/3，降低到1.2米。这种效应正逐渐走向失控：随着冬季冰层的变薄，它在随后的夏季也就更容易融化。
除非全世界能将全球变暖控制在1.5摄氏度以内（这意味着北极变暖约3摄氏度），否则科学家相信，到21世纪中叶，北极仅存的永久海冰将会只存在于极北的小片地区，聚集在格陵兰岛西北部海岸和加拿大巴芬岛以北的群岛之间。夏季，几乎整个北冰洋将会完全无冰。
晚夏，冰山漂浮在位于格陵兰岛东岸的世界最大的峡湾系统——斯科斯比湾。这里的大冰山其实是巨大的道高·延森冰川（Daugaard Jensen Glacier）崩裂下来的浮冰，它们在漂浮经过狭窄通道时会撞上岩石。
对于北极生态系统和生活在那里的人们，气候变暖的后果已经十分显著，但其潜在的影响更为深远。缺少了北极这面“镜子”的保护，由此带来的加速变暖效应会作用于全球各地。
2008年，在离北极点不远的挪威斯瓦尔巴群岛山脉下的隧道中，运营“世界种子银行”的农业研究者建立了一个“末日种子库”。
它的目标是保存世界上野生和栽培作物的种子样本，以建立一个永久性的储备，使这些种子免受任何能想到的全球性灾难的侵害，不论是核战争、小行星撞击、全球变暖还是海平面上升。未来末世的幸存者们，至少能找到种子来种植作物养活自己。
但在2017年的夏季，斯瓦尔巴的温度达到前所未有的水平，山上的冰开始融化并进入隧道。人们为了保护隧道不受未来洪水的影响，不得不另做准备。种子研究者们所预想的末日灾难之一，似乎已经出现。
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影响全球
没有人预料到北极冰融会发生得这么早、这么快。消融效应正在延伸到环绕北极的大陆上。
在过去的40年中，6月时覆盖在加拿大、美国阿拉斯加州、西伯利亚和斯堪的纳维亚的雪量减少了一半。生活在北极的40个土著群体传统的捕猎、打鱼和放牧的生活方式被扰乱，其原因包括近岸冰的移动和不可预测，苔原野火等新现象带来的放牧土地的损失，以及海洋与陆地生物迁徙方式的改变。
随着一些地方土壤的温度比表面上升得更快，冻土层也在快速消失。数千年来，西伯利亚、加拿大北部和阿拉斯加州的土地都处于冰冻状态，有时冰冻深度可达700米。但是今天，表层冻土正从坚冰变成泥沼，进而导致道路垮塌、管道爆裂、建筑倾倒、甲烷火灾、坑洞形成。
甲烷是一种温室气体，有着比二氧化碳更强的增温潜力。如果冻土继续消融，这种气体大量进入大气圈，那么就像许多科学家预测的：变暖会加速，甚至是显著加速。
北极理事会的一项报告提出警告：到2040年之前，靠近表面的冻土层或许会融化20%。
被冰冻超过200万年的西伯利亚冻土层，融化并垮塌进入河谷。
随着世界变暖而出现的无冰北极，不管在生物学上还是物理学上，都与过去200万年的情况大为不同。自然具有适应性，一些野生动物会从深度冻结中解脱并因此获益。比方说，许多大西洋和太平洋鱼类正向北扩张，其中鲭鱼是胜利者的代表。但是北极从来就不是生态荒地，因而也会产生输家。
北极海冰一直是海洋生物的避难所。以珊瑚为例：我们认为珊瑚总是环绕在热带岛屿周边形成珊瑚礁，但是世界上一些奇妙的珊瑚生活于北冰洋洋底的寒冷深水中，处在近乎永久的冰盖之下。像热带珊瑚礁一样，这些冷水珊瑚也为其他海洋物种的繁盛提供了栖息地。
世界上已知分布最北的冷水珊瑚生活在斯瓦尔巴北部朗塞特海脊的卡拉斯克海山，距离北极点仅400千米。“那里充满了生命，”德国海洋生物学家安婕·博埃蒂乌斯在释放了一艘去拍照的潜水艇后发布博客说道，“尺寸达1米、寿命达数百年的巨型海绵间，生活着巨型白海星、蓝海螺、红色螃蟹，以及白色和棕色的蛤。”许多冷水珊瑚礁也是具有重要经济价值的鱼类育儿所，比如平鲉这种分布在北部水域的深海鲉鱼。
随着北极被在更暖的水域中繁盛的生物入侵，这些适应冷水的物种很可能会减少。
很显然，漂浮的海冰对于北极熊、海豹和海象等海洋哺乳动物是至关重要的。环斑海豹大多数时间会在冰下的海水中猎食，但它们也会和潜伏在冰面上的北极熊玩“猫捉老鼠”的游戏。海豹用鳍足上的爪在冰上掏洞，以便它们上浮呼吸空气，北极熊则守在洞边等待食物。海豹通过多挖几个洞来干扰北极熊的判断，以提高生存机会。但是变薄的冰改变了这种捕猎的动态：海豹挖洞更容易了，但隐藏也更困难了。
加拿大北极圈地区巴芬岛以北的拜洛特岛不远处，一头年轻瘦小的北极熊站在浮冰之上。它刚吃完一只海豹，正在寻找更多潜在的食物。
环斑海豹在冰上的雪中挖掘兽穴，将它们新生的幼崽隐藏在里面。但在下雪少的年份，兽穴顶部会过早垮塌，使得幼崽暴露。在那些雪不再足够厚的地方，幼崽就降生在开阔的冰上——它们逐渐变得毫无生存机会。
短期内，熊也许会占上风，但当冰进一步消融后，两者都是输家，因为他们都将没有任何可用于捕猎的浮冰。
北极是22000—31000头北极熊的家园。表面上看来，它们活得挺好。它们的数量之所以能从20多年前的6000头增长至今，要归功于1973年达成的一项保护它们的国际公约，这项公约减少了人类对它们的捕杀。实际上，它们是地球上少数几种仍然能在大多数原始栖息地发现的大型食肉动物之一。但北极熊的演化使它们依赖利用北极冰进行捕食，因此随着冰的消失，科学家预测，到2050年全世界1/3的北极熊将消失。
一头北极熊站在覆盖在昌普岛的厚厚冰帽上，该岛属于俄罗斯北极圈内的法兰士约瑟夫地群岛。它的周围是北冰洋最大的海洋保护区。
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动物的灾难
其他的海洋哺乳动物面临着相似的挑战。
一角鲸是整年巡游于北极水体中的3种鲸类之一，其他2种是弓头鲸和白鲸。它们的生活与北极海冰的年度扩张和消退紧密相连。
来自加拿大和西格陵兰的一角鲸冬季大部分时间都在格陵兰岛西部的巴芬湾深水中觅食。它们聚集在有着厚浮冰的区域，潜到深处去搜寻它们的主要食物——格陵兰大比目鱼，它们也在冰下取食北极鳕。冰的消退减少了它们的捕食区，并且在开阔水体，它们被捕猎的风险增加了——随着冰的消失，虎鲸迁移到了北极。
夏季，一角鲸在距离加拿大北极圈地区的巴芬岛不远处取食。
北极野生动物最为丰富的热点地区是海冰中间的半永久开阔水体，它们通常由上升流形成，被称作冰间湖。
冰间湖中形成了大量的藻类水华，野生动物聚集其中。对于短翅小海雀、北极熊、一角鲸和另一种依赖北极冰的鲸类——弓头鲸等动物的世界最大种群来说，冰间湖至关重要。联合国教科文组织将一些冰间湖列为世界遗产，但冰的消失给冰间湖带来严重威胁。
此外，对海洋生命的未来来说，藻类的命运也是一个大问题。在过去20年，更暖的水温增加了藻类20%的产出，导致了更多的水华，这为冰缘的微型甲壳动物（浮游动物）提供了大量食物，这些甲壳动物又被鱼类、鸟类和海洋哺乳动物取食。
科学家已经注意到藻类物种组成的变化，这种变化会影响相关的海洋食物网。藻类爆发性增殖引起的水华对于海洋生命十分重要，因为许多物种的生命周期与水华的时间同步。但春季水华出现的时间已经发生了显著改变，在一些地方最早可提前50天，这就带来了威胁。如果水华不能按时出现，那么一些北极最重要的物种将会遭难。
在挪威北极地区斯瓦尔巴群岛的其中一个岛上，短翅小海雀集体回到位于岩石海岸上的巢穴。它们在海上取食桡足类，变暖的水体将导致浮游桡足类迁走，会对短翅小海雀的繁殖造成巨大影响。
比如说，这将会影响候鸟物种，它们会在北极藻类赋予的海洋生物兴盛期如约而至，进行繁育和取食。每年的春季和秋季，大约1200万只海鸟从太平洋出发，飞到北冰洋。途中，它们在狭窄的白令海峡筑巢、觅食、繁育。其中包含小型的北极燕鸥，它们每年往返于南极和北极。如果“冰季”发生改变，它们抵达的时候或许会找不到食物。
已经陷入麻烦的是生活在加拿大北部的布朗尼克氏海雀，它们又被称为厚嘴海鸦。厚嘴海鸦以北极鳕养育幼鸟，而北极鳕在冰缘取食藻类水华。但现在冰融化的时间比过去提早了两周，在幼鸟孵化的时间之前。当食物变得更少时，更多的幼鸟将会死亡。
北冰洋冰间的北极鳕幼鱼。北极鳕幼鱼在两岁之前生活在冰的周边，以桡足类等小型甲壳动物为食。血液中的抗冻成分使得它们能在0摄氏度以下生活。当它们长到足够大后，会前往开阔水域，成为海洋哺乳动物和海鸟的重要食物源。
自然资源保护论者不确定厚嘴海鸦是否能快速改变食性，转而捕食毛鳞鱼，这种鱼在冰冷的北极水体后撤后，会进入该区域。如果不能的话，厚嘴海鸦将会陷入麻烦。同时陷入麻烦的还有象牙鸥，它们在加拿大北极地区的数量已经减少了70%。
随着北极的物种组成发生变化，新的食物链或许会形成，但会对人类和自然产生难以预料的影响。鲭鱼直到10多年之前还未见于格陵兰岛附近海域，但现在它们的数量已经相当可观，与大比目鱼、对虾一同成为格陵兰岛主要的出口物。它们与其他直到不久前还只见于更南部地区的鱼类的到来，将会促使更多的新物种来到北极——尤其是当人类决定开发北极资源的时候。
人类已经在北极较偏南的区域进行鱼类捕捞，比如白令海的鲑鱼和白眼狭鳕，以及斯堪的纳维亚北部巴伦支海的北极鳕和黑线鳕。
随着北极变暖，这些种群中的一些会衰退，例如主要沿着冰缘取食的白眼狭鳕，其数量会随着冰的减少而减少。而一些其他种类的鳕鱼以及毛鳞鱼、大比目鱼，或许会幸运一些。一项研究估计，北极鱼类种群的价值到2050年会增加50%，达到约300亿美元。
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消失的冰盖
极地地区展现的一个奇特讽刺是，人类对地球温度调节系统的影响在这个人口稀疏的地方最为强烈。那么我们能够做些什么，又已经做了什么来保护它们呢？
1959年，12个在南极有基地的国家签署了《南极条约》，禁止在此地进行军事和商业采矿活动，有效保证了这片大陆仅为科学所用。另一项同时签署的有关海洋资源的公约则限制了对南大洋磷虾和鱼类的捕捞。
世界首个公海海洋保护区——南奥克尼群岛南大陆架海洋保护区，以及世界上最大的受保护海洋区域——位于南极物种最丰富的海湾的罗斯海海洋保护区，这两个保护区的建立表明对极地的保护已经在逐步升级。
自然资源保护论者同时呼吁在南极大陆周边建立更多的海洋保护区，给予水体与当前陆地同级的保护。这些建议包括将另一个大海湾——韦德尔海以及南极半岛也纳入保护。
同时，北极面临的威胁则更为多样和紧迫。与南极不同，北极几乎没有被正式保护起来。但在2017年末，各国达成了一项国际协定，针对北冰洋中部一片比地中海还要大的区域设置了16年的商业捕捞禁渔期。
这是个好消息，但生物学家想要走得更远，他们要对海底火山（鱼类繁殖地）、冷水珊瑚礁和冰间湖等生物多样性的热点区域进行正式的保护。另一个提议是，将由格陵兰北部和加拿大北极群岛东北部部分地区组成的区域全部纳入正式保护。这个区域被称作“最后的冰区”，估计此处的海冰将维持最长时间，未来成为包括北极熊在内的许多北极物种的关键避难所。
但事实是，在北极，建立正式的保护需要与将全球变暖控制在1.5摄氏度以内和保护海冰不进一步融化协同进行。
阿拉斯加州北部沿海，一头弓头鲸和它的幼鲸在北冰洋的冰间浮出水面。弓头鲸生活于浮冰之间，以桡足类等浮游动物为食。极厚的颅骨让它们可以在需要制造呼吸洞时突破18厘米厚的冰层。
北极已经被升高的温度、海冰融化的水体和解冻的土壤所改变，它将展开报复。
融化的海冰对海平面没有直接的影响，因为它本身已经漂浮在海洋中（如果它融化并不会增加额外的体积）。但当陆冰融化，水注入海洋，世界范围的海平面都会上升，沿海区域会被淹没。
陆地上有许多的冰——大多数属于覆盖在格陵兰岛和南极洲的3个巨大冰盖。格陵兰岛的面积大约是德国的6倍，冰盖厚度达3千米。这个冰盖正在消融，这使得全球海平面每年上升1毫米。如果它全部融化（至少需要数个世纪，但可能变得无法阻止），最终会使海平面上升7.3米。
这个星球上面积最大的冰域是东南极冰盖。它似乎是稳定的，既因为其巨大的尺寸，又因为其位于稳固的陆地上。这是一个好消息，因为如果它完全融化，将会使海平面上升多达53米。但是它较小的亲戚——西南极冰盖，则是另一种情况了。
西南极冰盖并不处在稳固的大陆上，而是锚定在一系列水下山脉上。科学家警告说，当温暖的洋流在冰下形成环流，可能会导致冰松脱并漂走，冰在漂走的过程中会持续融化。
西南极冰盖的消失会导致海平面上升5米。美国国家航空航天局称，这是“海平面快速上升的单个最大威胁”。它的消亡将是全球性的灾难，世界上的许多大城市和部分最好的农业用地将被淹没，同时被淹的还有滨海生态系统。
冰的消失起初可能很缓慢，在两个世纪内对海平面升高贡献不大。但是，如果我们在这期间不阻止全球变暖，那么海平面上升将会很快加速。
全球有超过6亿人生活在不超过海平面之上10米的区域。我们观察到海平面每年上涨超过3毫米。这个速度还在增加，到2100年的时候上涨幅度会达到60厘米。
教训似乎在于，我们的当务之急不仅仅是要阻止逐步变暖，更要阻止遥远的南北极地区跨过临界点，否则我们的世界最终会变成一片沼泽。
