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- 北极永久冻土融化后,沉睡的碳以CO2和甲烷形式释放,进一步加剧变暖,形成恶性循环(正反馈)。
- 北半球永久冻土储存约1,460–1,600 GtC有机碳,规模接近大气中碳量的2倍。
- 2025年海冰仍为有观测以来第10小,厚而古老的冰比1980年代减少了95%以上。
- 东北航道虽便利,但有油污泄漏和噪音等环境风险,减排才是根本对策。
北极的冰与大地正在悄然变化。海冰的缩小与永久冻土的融化是左右地球气候的重大课题。
冻土中沉睡着大量的碳,融化后可能释放二氧化碳和甲烷,加速气候变暖。
本文基于最新观测和专家估算,梳理北极变化与我们生活之间的联系。
本文可以学到的内容
- 北极放大效应与海冰减少的机制
- 永久冻土中储存的碳的规模
- 甲烷释放与正反馈的过程
- 海底永久冻土的估算与不确定性
- 北极东北航道的现状与风险
- 为什么减排是最重要的对策
北极正在发生什么:升温幅度远超全球平均
北极放大效应
北极地区的变暖速度快于全球平均水平。这一现象被称为“北极放大效应”,近年研究报告称,自1979年以来约40年间,北极的气温上升幅度达到全球平均的约4倍。海冰减少后,原本反射阳光的白色表面被深色海水取代,吸收的热量增加——这种“冰—反照率反馈”是放大效应的主要原因之一。
北极的变化并非遥远的事情。海冰减少、永久冻土融化和北冰洋航道化相互关联,其影响也波及日本的天气、渔业和海运。本文特别围绕永久冻土释放的甲烷与变暖的正反馈,梳理最新的观测与估算。
海冰现状:2025年的观测
据美国国家冰雪数据中心(NSIDC)称,2025年北极海冰在9月10日前后达到年度最小值约460万平方公里,在近47年的卫星观测中排第10低。此外,2025年3月的冬季最大面积是卫星观测史上最小的。9月最小值最低的19个年份,全部集中在最近19年内。
另一方面,NSIDC也指出,过去约20年的9月最小值没有统计上显著的下降趋势。这并不意味着海冰减少已经停止,而是说明年际自然变率很大。从长期看,厚而古老的冰(4年以上)比1980年代减少了95%以上,冰本身变得更薄更脆弱。
| 指标 | 数值·状况 | 来源 |
|---|---|---|
| 2025年9月最小海冰面积 | 约460万km²(有观测以来第10低) | NSIDC |
| 2025年3月冬季最大值 | 卫星观测史上最小 | NOAA北极报告卡2025 |
| 4年以上的古老冰 | 比1980年代减少95%以上 | NOAA北极报告卡2025 |
| 9月最小值最低的19个年份 | 全部集中在最近19年 | NOAA北极报告卡2025 |

本节要点
- 北极的变暖速度快于全球平均(北极放大效应)
- 海冰逐年波动,但长期趋势是变薄、变年轻
- 海冰的变化会连锁影响永久冻土和航道
什么是永久冻土:沉睡在冻土中的大量碳
永久冻土的定义与分布
永久冻土是指连续两年以上温度保持在0℃以下的土壤或岩石。它分布在北半球陆地约四分之一的面积上,遍及西伯利亚、阿拉斯加、加拿大北部和青藏高原等地。表层有夏季融化、冬季再次冻结的“活动层”,其下是冻结层。
巨大的碳库
永久冻土中积累着未经分解就被冻结的枯死植物和动物遗骸。IPCC《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》(SROCC,2019年)评估称,北半球永久冻土储存了约1,460–1,600吉吨(GtC)有机碳,相当于目前大气中碳量(约870 GtC)的近2倍。
冻土融化后,微生物开始分解沉睡的有机物。在有氧条件下主要产生二氧化碳(CO2),在积水缺氧条件下主要产生甲烷(CH4)。也就是说,融化是碳回到大气中的入口。
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 分布 | 北半球陆地的约四分之一 |
| 有机碳量 | 约1,460–1,600 GtC(IPCC SROCC) |
| 融化释放的气体 | CO2(有氧)、CH4(无氧) |
| 注意点 | 估算的不确定性很大,未来释放量范围较宽 |
甲烷有多强
- 甲烷在大气中的寿命约10年,较短,但以100年尺度比较,其温室效应约为CO2的27–30倍。短期内对变暖的影响很大。
甲烷释放的机制与“正反馈”
变暖→融化→释放→进一步变暖
永久冻土融化之所以成为问题,是因为它既是变暖的结果,也是变暖的原因。变暖使冻土融化→释放温室气体→变暖加剧→冻土进一步融化。这种结果强化原因的循环称为“正反馈”。
- 缓慢融化:活动层加深,有机物被一点点分解
- 急剧融化(热融喀斯特):地面塌陷,湖泊和湿地一下子形成,缺氧环境扩大
- 北极火灾:泥炭和有机土壤燃烧,储存的碳被一次性释放
急剧融化的重要性
以往的气候模型假设冻土从表面缓慢融化。但近年研究指出,地面塌陷形成湖泊的“急剧融化”,可能使碳释放量超出预期。在这一过程中,湖底缺氧环境容易产生大量甲烷。

NOAA北极报告卡揭示的变化
NOAA的北极报告卡(Arctic Report Card)在2025年迎来20周年。据报道,近年的报告指出,北极苔原正从“吸收碳的一方”转变为“释放碳的一方”。主要原因是变暖和森林火灾,冻土中储存的碳被介绍为约1.5万亿吨。不过,碳收支因地区和年份差异很大,评估仍存在不确定性。

海底也有冻土:海底永久冻土与甲烷
什么是海底永久冻土
其实永久冻土不仅存在于陆地,也存在于浅海的北极大陆架海底。它是冰期海平面较低时在陆地上冻结的土地,后来因海平面上升而沉入海中。东西伯利亚北极大陆架(ESAS)是其代表,被称为世界上最大的浅海大陆架之一。
专家评估的估算
2020年发表的25位专家的评估认为,海底永久冻土区含有约560 GtC有机碳(90%置信区间170–740),以甲烷形式存在的约为45 GtC(同10–110)。目前海底每年的甲烷释放量以碳计约为1,800万吨(200万–3,400万吨)。
在未来预测中,在变暖最严重的情景(RCP8.5)下,到2100年可能释放约430亿吨CO2当量(同140–1,100亿吨),到2300年约1,900亿吨。在低排放情景(RCP2.6)下,释放量预计减少约三成。
| 项目 | 估算值 | 备注 |
|---|---|---|
| 海底永久冻土区的有机碳 | 约560 GtC | 90%区间170–740 |
| 同区域的甲烷 | 约45 GtC | 90%区间10–110 |
| 目前每年的甲烷释放 | 约18 Mt C/年 | 90%区间2–34 |
| 到2100年的释放量(RCP8.5) | 约43 Gt CO2当量 | 90%区间14–110 |
请注意误解
- “甲烷会从海底爆发式地一下子释放”的说法被广泛报道,但目前的科学评估认为,释放是在数百至数千年尺度上缓慢进行的过程。不确定性大,与突然发生是两回事。

海冰减少对北冰洋生态系统的影响
依赖冰的生物
海冰底面附着着被称为“冰藻”的藻类,是北冰洋食物链的起点。浮游动物、北极鳕、海豹和北极熊依次利用它。冰变薄、融化时间提前后,这种生产的时间节点可能发生错位。
- 北极熊·海豹:狩猎、生产和育幼的立足之处减少
- 海象:休息用的冰减少,有大群聚集到陆地上的报告
- 浮游植物:开阔水面增加使光线射入,春季和秋季的水华发生变化
从南方而来的生物
随着水温上升,更偏南的鱼类和浮游生物正在向北冰洋扩展分布,这被称为“北方化(borealization)”。这种变化会与本地物种产生竞争,同时也作为新的渔业资源可能性受到关注。不过,为避免在渔业管理框架建立前出现过度捕捞,北冰洋中心海域根据国际协定暂时禁止商业捕捞。
北冰洋的变化与日本近海并非毫无关系。关于与海洋热浪和鱼类分布变化的关系,也请参阅海洋热浪的文章。
北极东北航道:开通带来的机遇与风险
利用现状
海冰减少后,连接欧洲与亚洲的北极东北航道(NSR)变得现实起来。据称在条件良好时,与经由苏伊士运河相比可大幅缩短航程。据高北物流中心(CHNL)称,2025年NSR通过航行为103次(88艘),超过前一年的97次,货运量约320万吨。不过,东部海冰形成较早,可航行期间比前一年缩短了约3周。
整个北极地区的船舶也在增加。据北极理事会的PAME称,2025年极地规则海域全年有1,812艘船舶活动,活动集中在海冰最小的8–10月。
风险与课题
- 油污泄漏:低温下难以回收,生态系统恢复也很慢
- 船舶噪音·碰撞:令人担忧对鲸和海豹的影响
- 重油的使用与黑碳:附着在冰雪表面会降低反射率,促进融化
- 救援体制不足:发生事故时救援基地很远
国际海事组织(IMO)于2017年使针对极地水域航行船舶的《极地规则》生效,规定了安全和环境保护标准。日本也通过建造北极研究船等方式,开展观测和国际合作。
想一想
- 航线缩短带来的燃料节约,可能有助于减排。但航线本身就是变暖的结果,这一矛盾该如何看待呢?

北极对日本的意义:对天气、渔业和海运的影响
对天气的影响
研究者正在研究北极变暖是否与西风急流蜿蜒和寒潮的发生有关。但因果关系在研究者之间仍有争论,尚无定论。具体机制请参阅西风急流的文章。
与海平面上升的关系
海冰本来就漂浮在海上,融化后海平面几乎不会上升。对海平面上升起作用的是格陵兰冰盖和陆地冰川的融化,以及海水的热膨胀。IPCC特别报告评估了包括这些在内的综合影响。整体情况可参考IPCC海洋和冰冻圈特别报告的文章。
日本的研究与国际合作
日本以国立极地研究所(NIPR)和JAMSTEC为中心推进北极地区的观测。此外,日本还以观察员国身份参加北极理事会,为科学数据共享和国际规则制定做出贡献。
我们能做什么:减排是最大的对策
不要加强反馈
永久冻土中的甲烷,人类无法直接阻止。但正如前述专家评估所示,在减排取得进展的情景下,未来释放量约少三成。也就是说,减少CO2和甲烷的排放,是削弱冻土反馈最可靠的方法。
- 节能并利用可再生能源以减少CO2
- 减少食物浪费,抑制废弃物产生的甲烷
- 正确了解科学信息并告诉身边的人
- 关注支持海洋与极地研究观测的举措
关于海洋吸收碳的作用,请参阅海洋碳吸收的文章中的解说。
总结
- 北极的变暖速度快于全球平均
- 永久冻土中沉睡着近大气中2倍的碳,融化会释放CO2和甲烷
- 海底永久冻土的甲烷不确定性很大,但被评估为缓慢的过程
- 北极东北航道虽然便利,但伴随环境风险
- 减排是削弱反馈最可靠的手段
参考文献·出处
- NOAA Arctic Report Card 2025 – 北极海冰·永久冻土·碳收支的年度评估
- WMO: Arctic Report Card Marks 20 Years Amid Record Warming in 2025 – 2025年北极创纪录的变暖
- NSIDC 北极海冰新闻 – 2025年海冰最小面积的分析
- NASA SVS: Arctic Sea Ice Minimum 2025 – 2025年海冰最小值的可视化
- IPCC SROCC 海洋和冰冻圈特别报告 – 永久冻土碳量等的评估
- Subsea permafrost carbon stocks and climate change sensitivity estimated by expert assessment – 海底永久冻土的专家评估(2020年)
- The East Siberian Arctic Shelf: permafrost-related methane fluxes – 东西伯利亚北极大陆架的甲烷释放
- gCaptain: Arctic ship traffic record 2025 (PAME) – 2025年北极地区的船舶活动
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