北极地区的变暖速度是全球平均水平的3倍——政府间气候变化专门委员会（IPCC）预测，若不采取减排措施，北极海冰或将在2050年前完全消失。大量观测数据表明，北极陆缘冰盖的消退同样显著。气象学界普遍认为，北半球频发的热浪、暴雨及干旱等极端天气现象，与北极变暖导致的西风带紊乱密切相关。
随着大气与海洋变暖导致的气候变动引发的灾害日益加剧，北极地区的研究显得愈发重要。在欧美主导的极地研究领域，由日本国立极地研究所（NIPR，以下简称“极地研”）、国立研究开发法人海洋研究开发机构（JAMSTEC）及北海道大学联合开展的“北极研究加速计划（ArCSⅡ）”近期取得了一系列成果。
温暖化急速加剧的北极地区（供图：极地研）
北极海冰面积最大/最小值变化趋势图。处于长期减少趋势（供图：日本气象厅）
北极海冰下蓄热量20年间增至1.8倍
JAMSTEC、北海道大学及东京海洋大学的联合研究团队在2025年初发布研究报称，1999至2020的21年中，北极海冰下的蓄热量增至约1.8倍。除了受地球温暖化影响太平洋入流水温上升外，洋流变化也是一个重要原因。
研究团队利用海洋地球研究船“未来号”这21年中在北极地区航行获得的“楚科奇边缘海域”的水温和盐分等数据进行了详细的分析。在楚科奇边缘海域，共对950个采样点进行了蓄热研究。结果发现30～100米深度的“海洋亚表层”的蓄热量显著增加。
此次的调查研究清晰地明确了北极海冰下蓄热量显著增加的原因，即太平洋暖流输入导致太平洋源热量增加，以及楚科奇边境海域洋流增强的双重作用。
研究团队指出，海冰下蓄积的热量类似“地暖”作用，使得海洋亚表层长期持续增温，可能引发海冰的急剧消融。JAMSTEC计划利用于2026年秋季竣工的北极科考船“未来Ⅱ号”，进一步解析海冰变化的深层机制。该研究获ArCSⅡ等项目的支持，相关论文已发表在英国科学期刊《Scientific Reports》1月10日刊上。
北极海冰面积长期呈减少趋势。观测史上最小值仍为2012年记录的约421万平方公里，但IPCC在2019年9月发布的《冰冻圈特别报告》中指出，未来海冰持续消融风险加剧。日本气象厅的数据则显示，2024年北极海冰年度最小面积已缩减至1979年有记录以来的第四低位。
“未来号”科考船（供图：JAMSTEC）
研究团队查明的北极海冰下蓄热量的增加机制（供图：JAMSTEC）
极地研引领南北极研究
IPCC的特别报告书指出，海洋与冰冻圈是预测今后全球气候变化的关键要素。成立于1973年的极地研不仅是众所周知的南极观测机构，更是推进包括北极在内的南北两极研究与观测的核心机构。据野木义史所长介绍，该所正通过日本国内的共同研究以及国际合作研究，着力强化日本各大学的极地研究能力。目前已在格陵兰、冰岛、加拿大、阿拉斯加等地设立研究观测基地，开展大气、冰雪、陆地生态、超高层大气、极光等领域的国际联合观测。
与由巨型冰盖构成的南极不同，北极点位于海冰之上。北极海冰不仅厚度薄且易变化，周围还被欧亚大陆与北美大陆环绕，部分地区还存在人类活动。由美国、加拿大、俄罗斯等北极海周边8国组成的北极理事会（AC）在2021年5月的报告中指出：“北极地区的变暖速度是地球整体平均水平的3倍。”
极地研致力于查明对日本也产生影响的北极气候变化的实态，在这个大目标下持续推进大气、冰雪、海洋与陆地环境、超高层大气等领域的实地观测。国际研究方面，该所参与了在格陵兰最大冰流（NEGIS）的上游实施的国际深层钻探计划，开展冰床钻探与解析工作。
近期研究成果方面，该所与北海道大学等机构合作，对格陵兰冰川的冰流速度进行了长达6年的监测。并于2月4日宣布，已确认在融冰剧烈的白天和气温较高时、强降雨发生后、退潮导致海平面下降时，冰川会加速向海洋方向流动。这一成果表明，不仅格陵兰，整个北极与南极地区都在加速的冰川退缩现象的成因不仅在于气温上升，冰川自身流动的加速也是一个重要原因。
极地研在去年10月发表了题为《北极地区气温上升引起气溶胶浓度增加从而促进云中微小冰晶形成》的研究成果。该研究是与名古屋大学、东京大学等合作完成的，研究结果将提升对快速变暖导致的北极云层变化的预测精度。论文中指出，北极云层的变化可能对北半球的气象产生影响。
位于东京都立川市的日本国立极地研究所（供图：极地研）
格陵兰冰床加速流向海洋的冰河示意图（供图：极地研）
极地环境左右着地球命运
全球众多气象学者指出，北极变暖是导致西风带波动的重要因素之一。其具体过程以及西风带波动引发极端天气的机制非常复杂，仍存在许多未解之谜。但大量研究表明，北极地区变暖会缩小北极与中纬度地区的温差，进而影响西风带速度并导致气流紊乱。
野木所长表示：“北极与南极共同维持着地球大气与海水的温度平衡，堪称‘地球的冷却装置’。”也就是说，两极帮助地球保持着适宜人类生存的温度。然而，南北两极正因全球变暖发生剧烈环境变化，这会对全球带来巨大影响。
日本国立极地研究所的野木义史所长（2024年10月19日在摄于东京都立川市的极地研）
极地冰体可分为冰床、冰川与海冰三大类。极地研的数据显示，近年来北极冰床的流失速度惊人，尤其是格陵兰冰床，自20世纪后半叶以来质量显著减少。其原因除气温上升导致冰床表面融化外，还包括冰川崩解成冰块流入海洋。预计未来冰川质量也将减少。
IPCC的《海洋与冰雪圈特别报告书》中列出了具体地数字：2006～2015年北极冰床年均减少超过200吉吨（1吉吨=10亿吨）；1979～2018年期间，北极9月的海冰面积每10年减少12.8%的可能性极高。
此外，IPCC 2021年发布的《第六次评估报告》也明确指出，“1979～1988年”与“2010～2019年”两个时期相比较，北极地区9月份的平均海冰面积已减少了约40%，其主要原因是人类活动影响。此外，2011～2020年的北极年均海冰面积达到1850年以来的最小规模。
根据IPCC的《海洋与冰雪圈特别报告书》制作的示意图，揭示了极地海洋与冰雪圈变化的驱动因素及相互关系（供图：环境省）
预测全球冰川质量减少的图表。摘自环境省的“IPCC《海洋与冰雪圈特别报告书》概要”（供图：环境省）
温室气体减排刻不容缓
IPCC第五次评估报告中提出的最坏情景“RCP8.5”指出 “北极海冰将在2050年消失”，预测本世纪末较工业革命前的升温会达到“4℃左右（3.2-5.4℃）”。如果不采取“追加措施”努力实现减排，就会出现该状况，警示各国亟需提高减排目标。
JAMSTEC 2024年12月发布的研究成果表明，与北极类似，南极海冰减少也明确归因于人类活动产生的温室气体，若采取减排措施，海冰可能在2100年前恢复增长。正如IPCC报告等再三指出的那样，针对北极地区海冰和冰原减少的对策无疑是以减少温室气体排放为基础的。
日本目前的北极研究项目ArCSⅡ已被纳入2023年4月在内阁会议上通过的《第4期海洋基本计划》，定位为可通过研究领域实现国际贡献的项目。野木所长强调：“关于两极地区环境的剧变，仍存在大量未知领域。今后需强化该领域的研究，并着手规划下一阶段的新的研究观测计划。”
反映北极冰床减少的实景照片（拍摄地点不明，由日本国立极地研究所提供）
原文：内城喜貴/科学记者 JST Science Portal 编辑部
中文：JST客观日本编辑部
