南极的全面融化:情况可能比我们想象的更糟

撰文:Alejandra Borunda
 
南极的全面融化:情况可能比我们想象的更糟
图为南极东部海岸线。冰山在阳光的照射下更加突出,海洋看起来是黑色的。
供图:NASA
 
  在南极西部的海岸沿线,冰川正以惊人的速度消退。随着温暖的海水不断侵蚀冰川脆弱的边缘,冰川正不断崩塌。
 
  不过,多年来,科学家一直认为南极东部的冰川比较稳固。南极东部冰川指的是南极东大陆上方的巨大冰盖,其部分区域厚度可达5公里。最近,有证据表明南极东部的部分冰川也开始缓慢消融,最终可能导致比整个南极西部的冰川还多的冰的流失。
 
  在今年7月份发表的一项研究中,科学家发现在2002-2016年间,南极洲东部的托滕冰川和莫斯科大学冰川每年损失大约180亿吨的冰。这些冰川每年损失的冰雪足以将新泽西州覆盖上一层0.9米厚的冰。
 
  这仅仅是南极洲西部冰川每年损失的三分之一。但如果托滕冰川和附近的莫斯科大学冰川全部融化,这些冰化成的水会让海平面上升超过4.9米,即使南极洲西部的所有冰川都融化,海平面上升的高度也不会超过这么多。
 
  研究的主要作者、加利福尼亚大学尔湾分校的研究者Yara Mohajerani称,到目前为止,托滕冰川和莫斯科大学冰川的融化速度还不及南极洲西部冰川。但科学家担心,如果这些冰川持续融化,最终将会达到一个临界点,过了这个临界点,冰川的融化速度将会失去控制。
 
  “仅仅是托滕冰川引起海平面上升的潜力就超过南极洲西部的所有冰川,它实在太大了,” Mohajerani说道。
 
冰川下,大陆的形状,崩塌的原因
 
  长期以来,科学家就一直很担忧南极西部的冰川。除了温暖的海水在侵蚀南极西部冰川的边缘外,更大的问题在于这些冰川所在的陆地的形状。冰川下的大部分岩层都在海平面以下。岩层上方的冰川覆盖着大量的冰雪,就像一个巨型冰块被放入类似碗的盆地里。
 
  冰盖的边缘溢出盆地的边缘,像蘑菇伞一样伸入大海,漂浮在环绕南极西部大陆的海洋上方。“蘑菇伞”起着一个关键性作用:阻止海水靠近冰川下方的巨型盆地的边缘。但如果冰川的边缘消退过多,海水就会接近盆地的边缘,然后进入冰川的底部。而水——即便是刺骨的南极海水——能融冰??蒲Ъ胰衔?,这将会导致不可阻挡的冰川融化。
 
  大约10年前,科学家对南极东部冰川并不是特别担忧。在巨大的南极东部冰川下面,岩层基本上都位于海平面上方。远古记录表明在过去的大约800年万年期间,南极州东部的大部分冰原一直保持稳定。在其中的某一段时间,大气中的二氧化碳浓度与现在接近,但即便如此,南极东部的冰川还是挺了过来。因此,多年来,科学家一直认为南极东部大陆无须太过担忧。而且他们普遍认为,可能在南极西部出现的冰川融化速度失控问题,不会发生在南极东部。
 
  到了2008年,那些底部位于海平面之下的南极西部冰川面临的危险变得越发明显,比如派恩岛冰川和思韦茨冰川。这促使科学家开始关注托滕冰川和莫斯科大学冰川,它们的几何结构与南极西部的冰川很相似,唯一的差别就是这些冰川更大。

  “与南极洲西部相似,托滕冰川所在的部分盆地也低于海平面,”俄亥俄州伍斯特学院的冰川学家Karen Alley解释道,她没有参与本研究。“这就意味着如果托滕冰川开始消退,那么它就可能处于不稳定的位置,而且很有可能在短时间内损失大量冰。”
 
  几十年之前,当科学家首次利用雷达技术探测托滕冰川冰面下方的地形时,就发现了其下方的低沉盆地。当雷达探测技术进一步改进之后,科学家发现该冰川下方的隐藏地形与西南极洲竟是惊人的相似。于是科学家才意识到托滕冰川面临的危险程度与西南极冰川不相上下,只是可能造成更严重的后果。如果完全融化,托滕冰川可导致海平面上升4.8米!
 
实地调查:托滕冰川
 
  科学家当时的任务是弄清楚托滕冰川有多危险。它是否会朝着盆地的边缘消退,是否会超过可能引起融化速度失控的临界点?或者它现在还比较稳固?
 
  事实证明上述问题非常难以回答。在许多方面,南极洲东部就像是世界尽头的一个巨大密码。“这就像是我们在洛杉矶、旧金山和纽约分别建有气象站,我们的任务却是去了解芝加哥的天气情况,”哥伦比亚大学拉蒙特–多尔蒂地球天文台的研究科学家Tim Creyts解释道。“对于南极洲东部的大部分地区,这就是我们能有的信息水平。”
 
  而且,我们对南极东部巨大冰原下方的土地的了解程度还不如火星的表面。前往偏僻的、严寒的托滕冰川本就是一项巨大的挑战。从澳大利亚出发,如果乘船,需要穿越巨浪滔天的南大洋;或者乘坐装配滑雪板的飞机,飞越数千公里的冰原。由于距离太远,飞机常常需要停下,然后用之前存储在冰原上的燃料进行补充。
 
  不过,2008年过后,当科学家发现托腾冰川下方的岩层形状与南极西部冰川相似后,就开始加大了对它的研究,并开始通过其上方环绕的卫星采集更多数据。现在的问题是:托腾冰川出现变化了吗?
 
  一段时间里,我们还不能得到这个答案。一些研究表明,托腾冰川变薄了。另一些研究则表明,在18年里,托腾冰川的大小有所浮动,但看起来并未变薄。
 
  但随着研究的深入,加上太空中测量冰川的工具未来会大幅改进,答案会变得越来越清楚。比如说,Mohajerani和同事利用从NASA的GRACE卫星上获取的数据,追踪了冰川尺寸的变化。GRACE可以测量地球引力场的细微变化。它对水的记录与冰不同,因此随着融化的冰流入海洋,它的信号会随时间而变化:冰川质量减少,海洋的质量则会相应增加。Mohajerani和同事发现,总体上讲,托腾冰川和莫斯科大学冰川每年损失的冰比因降雪而增加的冰雪多15%。
 
  Bingham称,研究的时间越长,我们就越能弄清楚冰川的变化。“我们用了10-15年时间才等到GRACE收集足够的数据,进而展示冰川融化的证据,现在的挑战是弄清楚冰川融化的原因,”他说道。
 
是否处于危险之中?
 
  下一个问题自然是为什么托腾冰川会融化,只有回答了这个问题,科学家才能解决所有人的疑惑:托腾冰川的融化速度有多快?因此,现在的问题是究竟有哪些因素导致了南极东部冰川的融化,以及气候改变对其影响的程度。
 
  目前导致南极东部冰川融化的原因似乎是海水的侵蚀。温水融冰的速度要比空气快的多,你可以想象下把一块冰放进一杯水的场景。这几年来,海洋研究者把探测器送入托腾冰川突出的冰舌区附近的水域后,发现冰舌下方存在着异常温暖的海水。
 
  “之前盛行的观点是南极东部大陆架上冰冷的盐水太多,会导致深层温暖的海水无法上升进入大陆架,”德克萨斯州大学奥斯汀分校的海洋研究者Jamin Greenbaum说道。
 
  从根本上说,冰水才能阻止深层的温暖海水上升到冰川脆弱的边缘。但一些未知因素却将那些温暖的海水推到了冰川的边缘,而冰川也做出了相应的反应。
 
  “冰水和暖水在作斗争,” Greenbaum解释道。在地球的底部,一座遥远冰川的边缘在进行着一场小规模的斗争,但这场斗争却有可能蔓延开来。
 
  去年的一篇研究将温暖海水的入侵与气候改变联系了起来。但其它科学家并不认为我们彻底弄清楚了二者之间的关系。在最近的一篇研究中,塔斯马尼亚大学的研究者David Gwyther和同事深入研究了控制冰川边缘的海水变化的海洋动力学。他们发现,这些变化部分由气候引起,但更多的是受南冰洋近海区域多年来持续的慢速回旋的洋流的影响。
 
  这并未否定气候改变的影响,他说道。不过,它指向了一个更深层次的哲学问题:“当我们看到变化时,”他问道,“我们看到的究竟是对气候改变的应对,还是系统的自然反应呢?”
 
  要想弄清楚冰川变化的原因,了解干扰冰川变化的因素就变得十分重要。有证据表明在远古时代,托滕冰川向内陆移动了320多公里,因此科学家知道这类变化是有可能发生的。现在,他们想知道究竟哪些是冰川融化的警告信号。
 
  对NASA加州帕萨迪纳喷气推进实验室的科学家Ala Khazendar来说,这些警告信号已经出现了。“如果南极东部的冰川开始融化,或许已经开始融化,那么根据我们在南极洲西部的观测,有很大的可能性,南极东部的冰川融化会迅速发展。因此从根本上说,我们最好要早做打算,”他说道。
 
未来会怎样?
 
  目前最紧迫的问题依旧是南极西部,这里的冰川消退已是不争的事实。一些科学家预计,到本世纪末,南极西部冰川融化的冰可使全球海平面上升0.9米多。相比之下,南极洲东部的托滕冰川似乎仍处于融化的早期阶段。
 
  但关于南极东部冰川的问题,还有很多需要我们去回答,而且时间并不等人。未来低地国家的存在依赖于科学家弄清楚这些冰川何时以及如何改变,价值数十亿美金的海边基础设施——港口、城市社区都将不可避免的受到影响。南极高原上缓慢累积的冰雪或将产生全球性影响。
 
  因此,追踪冰川的持续变化至关重要。每一次GRACE卫星环绕地球旋转时,科学家就会获得一些新的数据,进而逐渐发现越来越多的融冰进入海洋的事实。
 
  “如果按照现在的趋势,南极东部的冰川融化恐怕会给人们带来想不到的灾难。”Mohajerani说道。

(译者:七月一号)
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