北極野火頻發令積雪期縮短 理大研究揭氣候危機新挑戰

北極地區近年來因氣候暖化引發的大規模野火愈演愈烈，其對全球生態的深遠影響逐漸浮出水面。

香港理工大學（理大）最新研究顯示，北極季節性野火不僅令積雪形成延遲至少五天，更預測未來北極積雪期將縮短約18天，進一步加劇全球暖化危機。這項研究恰逢聯合國「冰凍圈科學行動十年」啟動，為全球氣候政策提供了重要科學支持。

北極積雪在地球氣候系統中扮演著關鍵角色，它能將太陽輻射反射回太空，降低地表溫度，同時也是重要的淡水來源。然而，當積雪形成延遲或提早融化時，會導致地表溫度上升，進而影響北極以外地區的水資源供應與森林生態碳儲存能力，破壞地球生態系統及生物多樣性。

這項突破性研究由理大土地測量及地理資訊學系副教授王碩教授帶領，並與美國加州大學爾灣分校（Ticker: UC Irvine, Exchange: NASDAQ）及哥倫比亞大學共同合作完成。研究成果已發表於國際頂尖期刊《自然氣候變化》（Nature Climate Change），進一步鞏固了其科學價值。王教授指出：「氣候暖化促使北極野火頻繁發生，規模和強度也顯著增加。以2023年為例，加拿大野火規模創下新高，總覆蓋面積逾4,500萬英畝，是過去40年年均值的十倍。我們希望透過量化野火與積雪之間的關係，進一步理解陸地與大氣之間的互動。」

研究團隊綜合了1982年至2018年間北極地區的衛星觀測數據，包括火災面積、積雪起始與結束日期等，並開發了一個使用XGBoost（XGBoost）機器學習演算法的人工智能模型。該模型納入了火災前、火災期間及火災後的一系列氣候因素，如反照率（反照率）、地表溫度及氣溫等，用以評估這些因素對積雪的影響。

研究結果顯示，隨着北極火災面積增加，積雪持續時間顯著減少。例如，2001年至2018年間，年均積雪持續期僅205天，較1982年至2000年間減少了10天。團隊進一步利用CMIP6（CMIP6）氣候預測模型模擬未來情景，發現若全球溫室氣體排放持續處於高水準（SSP5-8.5），至2100年，北極年均火場面積或增加2.6倍，而積雪持續期將縮短至約130天，較1950年至2014年的歷史平均值短約18天。

此外，研究還發現大規模野火會顯著延緩積雪形成。區域性影響分析表明，大規模野火發生後的首年，積雪起始日較火災前三年的平均值延後超過五天，且火災燒毀面積越大，延後日數越長。背後的物理機制在於火災後地表殘留的黑炭，導致地表反照率下降，吸收更多太陽輻射，從而阻礙降雪形成。

王教授補充道：「野火改變了北極地區的地表性質，進而縮短積雪時間，而積雪減少又會影響地表熱平衡，延長土地暴露，導致地表變熱和乾燥，為野火提早到來及大面積蔓延提供有利條件。這種惡性循環顯示了北極生態系統對氣候變化的高度敏感。」

這項研究不但有助預測北極未來的水文與氣候變化，同時也可以作為評估生態系統韌性與制定氣候適應策略的科學參考。在全球氣候危機愈演愈烈的背景下，這一研究成果為政策制定者敲響了警鐘，提醒我們採取行動刻不容緩。

科學技術助力氣候研究

研究團隊採用的XGBoost模型，是近年來機器學習領域備受關注的一種高效工具，能夠處理大量複雜數據並進行精確預測。這項技術的應用，不但提升了氣候研究的準確性，也為未來相關領域的研究開拓了新方向。

全球聯動應對氣候挑戰

隨著北極野火對全球氣候的影響日益顯著，國際社會亟需加強合作，共同應對這一挑戰。聯合國「冰凍圈科學行動十年」的啟動，正是推動全球氣候治理的重要一步。理大的研究成果，為這一行動提供了堅實的科學基礎。