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为什么南极洲东部是海平面上升的“沉睡巨人”

2023-03-19 21:16:32

科学家们曾经认为东南极冰盖是稳定的,它含有足够的水使海平面上升 52 米。但现在它的冰架开始融化。


浏览数十张卫星图像时,就意识到缺少了一些东西。南极研究所的冰川学家,了解从东南极洲海岸伸出的每个冰架的形状。2022 年 3 月 17 日,冰川的大部分冰架出现裂隙,形成一个有维也纳那么大的冰山并漂移开来。

自从 10 天前邻近的冰架的最后几块冰架破裂以来,他一直在关注,但他没想到它会这么快解体。突然之间,其余的陆地坚冰崩塌,冰架向北移动并向侧面旋转 90 度。我们多年来一直监测的两个特征不再存在。在观察它的 15 年里,没想到会在南极洲东部看到它。


冰川流向海洋,冰架是漂浮在水面上的部分,与岛屿、水下山脊或其他冰川摩擦。冰架通常被称为南极洲的“安全地带”。当它们破裂时,它们背后的冰川会开始更快地流入大海,从而导致海平面上升。康格冰川相对较小且速度较慢,但其安全带的迅速消亡仍然让科学家们感到担忧。这是有记录以来第一个在南极洲东部坍塌的冰架,巨大的冰冻穹顶与人迹罕至的南极洲西部被横贯南极山脉的曲折砂岩山脊隔开。虽然融化的南极西部冰盖可能已经达到临界点,科学家们长期以来一直认为它的东部对应物,地球上最冷的地方,可以抵抗全球变暖。2012 年,甚至发现东南极冰盖的整体质量在增加。


我们是否跨越了临界点?这是一个价值百万美元的问题

但新的研究揭示了东南极洲冰层的裂缝。被一位探险家称为“暴风雪之乡”的一些冰川正在融化,可能面临突然崩塌的风险。包含世界五分之四冰的南极东部冰盖即使发生微小变化,也可能产生巨大影响。与西南极板的 3-4 米相比,它估计有 52 米的潜在海平面上升。专家们担心它可能会在本世纪开始使海平面上升。这是一只你不想去戳的大熊,当你看到一些事情让你觉得你可能低估了南极洲东部正在发生的事情时,这会让你停下来,当然会激发进一步的研究。


通常,冰川以冰川的速度移动。在南极洲观测到的一些最剧烈的温暖天气之后,冰架迅速崩塌。自 1979 年卫星监测开始以来,南极洲周围的海冰面积首次降至 200 万平方公里以下。海冰减少意味着更多海浪冲击冰川前的冰架。南极洲东部的阿德利地、威尔克斯地和伊丽莎白公主地附近的大片海冰完全消失了。


冰的缺乏震惊了科学家。与北极不同,南极海冰在卫星能够监测到的这段时间里一直在略有增加,一些人认为,极地风和洋流将其与全球变暖隔离开来。后来的一项研究 将 2022 年海冰减少归咎于海洋变暖,以及拉尼娜现象和其他天气模式驱动的强风。


然后在 3 月,当短暂的南方夏季已经过去时,一股热浪给南极洲东部带来了令人难以置信的温度。一条极端大气的水蒸气河刺入了大陆的中心,随后是一个高压“热穹顶”,阻止了这种温暖的消散。在冰盖中间,东方站曾在隆冬创下地球上有史以来的最低温度(-89.2C/-128.6F),而秋季则享有相对温和的 -17.7C (-0.1F)。


在冰盖向东倾斜的顶点,来自 基地的研究人员在 膨胀的棕榈树下拍了一张泳装照片。3 月 18 日的 -10.1 摄氏度气温比平均水平高 38.5 摄氏度,这是历史上所有气象站观测到的高于正常水平的最大升幅 。南极洲专家 形容热浪是“不可能的”,甚至是“不可思议的”。


虽然高温可能导致了康格冰架的崩塌,但附近的两场风暴造成的巨大膨胀可能造成了致命的打击。但对南极洲可能正在进入一个不确定的新时代的担忧有增无减。今年,非洲大陆周围的海冰降至历史新低。2023 年 2 月 13 日,海冰缩小到仅 191 万平方公里。“它会好转吗?我们是否已经跨越了一个临界点?这是一个价值百万美元的问题。


几个世纪以来,南极洲东部的偏远和寒冷一直保持着它的孤独。尽管这是发现的第一块大陆,但到达南极的尝试使用了穿过南极洲西部的更短的路线。


1911-14 年,南极探险队终于探索了 4,000 公里的东南极大陆,不仅为我们提供了南极洲第一块陨石等科学发现,而且还讲述了最伟大的极地生存故事之一。其中一个探险队的一名成员带着他们的大部分食物和设备消失在一个很深的裂缝中,留下他的两个同伴在试图到达 500 公里外的探险队小屋时一个接一个地吃掉他们的雪橇犬。两人中只有一个幸免于难。“我们发现了一个被诅咒的国家,”。“我们找到了暴风雪的家。”


与西南极洲相比,东南极洲受到的关注更少,因为它似乎没有发生太大变化,而且对研究更具挑战性。在 21 世纪初,冰盖下的大部分基岩甚至还没有被勘测过。


为了填补地球陆地表面地图上的最后一个空白点,冰川学家飞越超过 150,000 平方公里的南极东部。随着计算机模型变得越来越精确,科学家们需要了解基岩的轮廓,以预测不同变暖情景下冰川的流动——从而预测海平面上升。


如果你要在一个平坦的地形上应用一个非常复杂的模型,因为你没有数据,那是没有意义的。南极洲的冰不是从上面融化的,而是从下面融化的。随着相对温暖的海水侵蚀冰架倾斜的底部,它与海底相交的接地线后退。这个过程应该在海岸停止——除非那里的冰川底部低于海平面。I机的冰穿透雷达帮助发现了东南极洲最大的冰川托滕下方的“薄弱腹地”,该冰川的潜在海平面上升幅度与整个西南极洲的潜在海平面上升幅度差不多。


未来海平面上升的幅度和速度的大部分不确定性来自东南极冰盖的行为方式

极光盆地是一个巨大的冰碗,为冰川提供食物,比预期的要深得多,宽得多,它通过海平面以下的通道与海岸相连。如果接地线通过这些通道后退,海水最终可能会开始向下流入盆地并开始失控融化。研究表明,在遥远的过去,这种情况已经发生过几次。果然,随着冰架融化,接地线正在后退。


2015 年夏季,海冰的一个开口让破冰船上的科学家们首次到达了托腾冰架高耸的白色表面。将一组采样瓶放入那里的海洋中,他们 发现每秒 220,000 立方米的相对温暖的水通过一个千米深的槽流向冰架底部,融化了多达 800 亿吨每年的冰。内陆降水增加,雪变成冰可以弥补这种损失——但不会永远如此。如果另外 4.2% 的冰架融化,它可能会坍塌并让其后面的冰川涌入海洋,一项研究发现。我们完全不怀疑东南极洲可以在本世纪内开始将大量物质送入海洋。


为了测量全年有多少温水进入托滕,科学家开始将 360 台黄色鱼雷形机器人漂浮物停放在那里的海洋中,以便在海冰下过冬。但是,当 2020 年海冰破裂,浮标浮出水面开始传输温度和盐度数据时,结果发现其中一个已经沿着海岸漂流了 700 公里。这是冰川冲破沙冰架到达大海的地方,南极探险队的一名成员将其描述为“破碎的冰瀑布,如此破碎以至于它在冰盖上突出[作为]一个巨大的白色疤痕。


浮标的位置纯属幸运,因为除了 2011 年绑在分布范围广泛的象海豹身上的传感器的一些读数外,科学家们几乎没有关于附近海洋的任何信息。


去年底发布的数据显示, 这里的热传输比托腾更多。四个多月以来,浮标发现大量温水流入登曼冰舌下方的深槽,每年足以融化 708 亿吨冰。这提供了一个可能的解释,为什么冰与海底交界处的接地线 在过去二十年中后退了 5 公里以上。随着南极洲周围不断变化的风力模式将温暖的海水从深海带到更靠近大陆的地方,这种撤退可能会继续下去 。


最令人担忧的是冰川下方土地的形状。2019 年更详细的南极基岩地图 发现,它流过一个峡谷,该峡谷低于海平面 3.5 公里,是地球大陆的最深处。而且,这条峡谷一直延伸到海岸边,和托腾不同的是,它已经开始向里面撤退了。随着冰川沿着斜坡向后退缩,越来越多的冰将暴露在海水中。研究人员担心,这可能会加速进入快速且不可逆转的撤退。


如果全部融化,全球海平面将上升 1.5 米。这将使低洼国家大部分都被淹没,并使数亿人流离失所。多久会发生?例如,在不知道冰舌下流动的暖水有多少一直流到接地线的情况下很难说。关于未来海平面上升的幅度和速度的大部分不确定性来自东南极冰盖在变暖的气候下将如何表现。


需要进一步的研究来回答这个问题,尤其是在海上。海槽是关键,因为它们可以让南极洲周围温暖、稠密的深水流入大陆架并融化冰架。但南极洲东部只有约 23% 的海底被绘制出来。地球科学局前往,目前正在使用多波束回声测深仪绘制底部大片区域。


探险队还采集了水和沉积物样本,以观察南极底层水的生产变化,这种寒冷的咸水下沉并驱动“大洋传送带”,将至关重要的温暖带往欧洲等地。来自冰川融化的淡水可能会阻碍传送带。我们想了解,在过去,深水生产是否会在温度稍高时减慢。


研究工作反映出人们越来越认识到东南极洲可能会在几十年而不是几个世纪内开始影响海平面和气候系统,在南极洲下方 3.2 公里处发现了一个湖泊。可能保存冰盖形成的沉积记录的冰。

“它是一个沉睡的巨人,”如果我们继续沿着现在的路走下去,恐怕总有一天它会醒来。




源:BBC


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