冰可能看起来适合在湖上进行休闲冰球比赛，但约克大学的一项新研究表明，表面现象可能会误导人。更温暖的冬天不仅影响冰的厚度和结冰、融化的时间，还影响冰的质量，使其可能不安全。研究人员表示，不可预测和较温和的冬季气候导致黑冰层变薄，同时白冰层变厚，白冰层不稳定。这些因素的结合可能造成危险情况。
冰可能看起来适合在湖上进行即兴冰球比赛，但约克大学最近进行的一项研究表明，情况并非如此。温暖的冬季不仅影响湖泊结冰和融化的厚度和时间，还影响冰的质量，这可能导致不安全的状况。
当湖泊和河流结冰时，主要形成两种类型的冰：白冰和黑冰。白冰通常不透明，类似雪，含有更多气泡和较小的冰晶，降低了其强度和稳定性。而黑冰则清澈且致密，冰晶较大，气泡较少，使其更强韧。
约克大学教授萨普娜·香玛解释说：“冰的质量至关重要，因为这关系到它能承受的重量与人类安全，以及有多少光线可以穿透冰层以支持冰下生命。”
根据首席作者、约克大学博士后研究员约书亚·库尔佩珀的说法，问题在于不稳定和温暖的冬季天气导致黑冰层变薄，白冰层变厚，后者不稳定。这些条件结合在一起，可能对滑冰者、冰球爱好者、雪地摩托车骑行者、冰钓者以及在冰面上驾驶的人造成显著风险。
“我们观察到，通常湖面结冰的时间变得更加迟缓，融化的时间更早，表明冰层覆盖的时间变短。我们的研究专注于冰本身的特性以及它是如何变化的。可能有时人们在冰面上认为是安全的，但实际上，由于质量变化，可能并没有足够的厚度，”库尔佩珀说。
10厘米不再是安全标准
简单测量厚度已不再是评估冰层安全的可靠方式。如果白冰过多而黑冰不足，冰层可能缺乏支撑一个人重量所需的强度。研究人员称这种情况为“危险组合”。
“在冰上滑行或玩耍，通常需要大约10厘米或4英寸的黑冰。然而，我们的研究结果表明，气候变化导致白冰条件的普遍存在，”香玛建议。如果仅有一层薄薄的黑冰，个人应将通常的厚度要求加倍，至少达到20厘米。
“黑冰是清澈且没有融雪的；你应该避免融雪的区域，”香玛警告，强调在冰上外出时，最好和伙伴或团队一起。
在薄冰上行走
对冰质的忽视已经导致了悲惨事件。去年的12月，加拿大安大略省的六人，包括几名青少年，不幸因跌入薄冰而溺亡。二月份，在安大略省又发生了两起溺亡事件。在芬兰，四人在一月和二月的类似情况下遇难，年均约有18人溺亡。在瑞典，2014年因冰面坠落造成的溺亡达到16人，2021年至少有9人溺亡。
一项由香玛领导的2020年研究揭示了北半球大规模的溺水事件，尽管气候寒冷，但北加拿大发生的溺水人数之多令人惊讶。
这归因于北极的快速变化，其变暖速度是地球其他地区的四倍。因此，冰层条件的变化在南方和极北地区都能感受到，这些地方历来被认为是极其寒冷和冰冷的地方，香玛指出。
对于运输卡车，需要大约100厘米或约42英寸的黑冰。不幸的是，由于白冰的增加，这些运输货物的基准变得不那么可靠，白冰的强度约为黑冰的一半。预测显示，冬季冰路运输的基础设施支持有可能损失95%至99%，除非实施重大冰层安全适应措施。
这可能使偏远社区面临孤立的风险，无法在冬季获得食物、必需品和药物。
意想不到的冬季天气模式
在进行这项研究时，库尔佩珀和他的合著者们不得不在2月中旬中止对西姆科湖的冰层测量，在3月初中止对佩恩特湖的测量，因为冰层危险地薄。
由于异常温暖的天气，降水变化是导致冰层不安全条件和不可预测性的一个重要因素。较高的温度与降雨甚至降雪混合，可以显著影响湖冰的结构和厚度。
香玛和库尔佩珀建议查看过去一个月的天气报告。
“湖冰会记住，”香玛说。“所有天气波动都被保留在冰层内。如果温度短暂超过0°C，或者出现降雨或异常晴朗的天气，这些都会影响冰的安全性。冻结和融化周期或者超过冰点的温度变化会削弱冰层并导致结构稳定性降低。”
冰下的生命
冰质量下降也对水生生命产生了影响，限制了鱼类、无脊椎动物和需要光进行光合作用的浮游植物可获得的营养。增加的白冰阻碍了光线的穿透，对这些生态系统的健康产生了不利影响。
然而，正如库尔佩珀所强调的，他们的研究是少数几项检查湖冰质量的研究之一，而且这一质量正在发生戏剧性变化。“我最初感到震惊的是，冰质量的全面数据竟然如此缺乏，”他表示。“我们不得不筛选可用信息，发现收集北半球冰层状况的可靠数据非常具有挑战性。”
他强调，持续测量冰质量的必要性，包括对北半球黑冰和白冰的厚度评估。
题为《温暖世界中的湖冰质量》的论文今天发表于期刊《自然评论：地球与环境》。
