极冠与日－地热辐射平衡

　　除了地球自己的地幔、地核蜕变所放出的核能外，地球系统的最大能量供应者是太阳。

　　太阳每时每刻以短波辐射（如紫外线）的方式向地球传送热能与光能，这些短波辐射照射在地球表面物质（空气、水、土壤、植物等）上，使它们获得能量，升高温度。与此同时，这些物质又以长波辐射的方式（如红外线）向宇宙空间释放能量。久而久之，地球从太阳那里得到的能量与自己散失到宇宙空间去的能量渐渐趋向于相等，也就是说达到了日－地热辐射平衡状态。

　　当然，这是一种动态平衡，在这种平衡中，地球表面的温度可以保持相对稳定。显然，无论吸收的能量或者释放的能量发生变化，这种平衡就会被打破，然后经过一个失稳的震荡阶段，再逐渐收敛于另一个水平上的新的平衡。

　　在地球表面物质中，白色的冰雪与蓝绿色的海水吸收太阳热辐射的能力相差很大。海水对于短波辐射的反射率（反照率）一般仅为5％，也就是说，海水可以吸收太阳热辐射能量的95％，而白色冰雪的反射率却高达30～80％，二者相差6～16倍。所以，两极地区海冰总面积的变化将直接影响日－地热辐射平衡，因而直接影响全球气候变化。

　　更严重的是，海冰面积与大气温度的关系正处于一种不稳定的平衡状态，一旦某种过程使目前的年平均温度稍稍偏离平衡点，就可能启动连锁反应而使天平更快地倾斜。也就是说，在这个特殊的系统中，任何微小的初始扰动，都将被迅速放大。例如：温度降低，天气变冷，海水更容易结冰，于是海冰总面积增加了，而海冰将会把更多的太阳辐射能反射出去，那么地球吸收的总热量更少，气温就会更低，使得海冰面积继续增大。如此不可遏止地发展下去，不知何时才是尽头，说不定直到新的冰期出现。

　　事实上，两极冰盖对于太阳辐射到地球上的能量的变化的确是非常敏感的。科学家们通过大量的研究结果估计，如果地球吸收的太阳辐射能减少1％，南极冰盖和北冰洋的海冰边界就会向外延伸大约1000公里，这将反过来导致地球表面的温度下降5℃。而如果太阳辐射能减少1.6％，整个地球将全部被冰层所覆盖。

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