
令人震惊的新数据和图像显示,迅速变暖的海洋正在切入地球上最宽冰川的底部,并对海平面上升构成重大威胁。
研究人员利用思韦茨冰川的水下机器人确定,温水正在进入研究人员所谓的“梯田”(本质上是上下颠倒的沟槽)的裂缝,并在冰下凿出裂缝。当冰流向海洋时,这些通道扩大,成为未来潜在的断点,在那里漂浮的冰架分开,产生巨大的冰山。
由二十多名科学家组成的重叠团队周三在《自然》(Nature)杂志上发表了两篇论文,揭示了人为引起的变暖可能在多大程度上破坏南极洲西部冰川的稳定,如果冰川在未来几个世纪解体,最终可能会使全球海平面上升10英尺。
2019年和2020年,由美国和英国组织的国际斯韦茨冰川合作组织(International Thwaites Glacier Collaboration)的科学家们到达了南极西部这个庞然大物上最安全的着陆地点之一,并用热水钻通了近2000英尺的冰层,直达下面的海洋。
在这里,在一个被称为东部冰架的地区,他们在漂浮冰架的底部部署了一个海洋传感器,并把一个笔状、11英尺长的机器人“冰鳍”(Icefin)送下去。这艘船收集了前所未有的数据和图像,当时的环境是温暖的海水,在一些地方比当地冰点高出2摄氏度以上,正在削弱冰川。
最大的发现是,冰川的融化非常不均匀,在冰川下方平坦的地区,融化速度相对缓慢。但据康奈尔大学的科学家布兰妮·施密特(Britney Schmidt)说,进入思韦茨冰川裂缝的温水构成了严重的威胁。她是Icefin背后的首席研究员,并与其他12名研究人员一起在冰上露营。
施密特说:“温暖的海水正在进入冰川的弱点,让一切变得更糟。”
“不应该是这样的,”施密特继续说道。“如果不是受到气候变化的影响,这个系统就不会是这个样子。”
新的观察结果来自于极端环境的定义。在思韦茨冰川的这一部分——也许是它最稳定的区域——1900英尺厚的冰从海底上升,蔓延到海洋中。冰首先离开海底的地方被称为“接地线”——冰、海洋和基岩的三维交叉点。从那里向外,浮冰形成了一个黑暗的洞,温暖的海水和一些鱼类可以进入,但人类却不能。
这就是为什么Icefin的观测是如此前所未有和具有启发性。科学家们在实验结束后将Icefin拉回钻孔,并可以再次部署。施密特说:“这是我们第一次从这种环境中获得数据,无论是斯韦茨冰川还是其他冰川。”
他们为我们展示了冰川下令人惊叹的细节。
在接地线附近,来自机器人的视频显示,由于海底泥浆和沉积物被冻结在其中,冰的底部呈黑色和颗粒状。在更远的下游,机器人观察到冰融化时沙子和鹅卵石从冰中掉落。
在裂缝和露台内,机器人拍摄了扇形侧墙的视频,类似于圆形格子天花板。
宾夕法尼亚州立大学(Penn State University)冰川学家理查德·艾黎(Richard Alley)没有直接参与这项研究,他说:“在非常困难的环境中获得如此惊人的数据范围,并安全离开,这是一项了不起的技术成就。”
这些独特的数据和图像来自于可以说是所有冰川中最重要的面向海洋的冰川——至少就人类而言是如此。
斯韦茨宽约80英里,是一片比佛罗里达还大的冰层的出口。从本质上讲,它是西南极洲的心脏,如此之大,如果失去它,它只能被一个新的斯韦茨海所取代。
该研究的合著者之一、加州大学欧文分校的埃里克·里格诺特(Eric Rignot)提供的数据显示,斯韦茨的冰正在加速融化。
根据里格诺特提供的数据,自1979年以来,全球碳流失的总体速度略低于每年200亿吨,但自2010年以来,这一速度已增至每年400亿吨以上。
里格诺特说:“这个机器人正在进入我们需要了解非洲大陆未来的艰难地带。”“我们无法理解我们无法观察和测量的东西。”
这项新研究指出,阶梯式和扇形特征通常不包括在模拟或模型中,这些模拟或模型试图预测最重要的思韦茨冰川系统在未来会做什么。
这是至关重要的,因为当冰在海洋上向外流动时——这就是冰川的这一部分被称为冰架的原因——从接地线上开始的裂缝在这一运动过程中不断扩大和发展。
施密特说:“这种从裂缝接地线上开始的融化对下游发生的事情非常重要。”“在下游,它正在分崩离析,这些裂缝变成了这些巨大的特征。”
在思韦茨的干流——那里的海底更深,冰川移动得更快,而且很难安全到达——漂浮的冰架基本上已经坍塌。在比较平静的东部地区,也就是研究进行的地方,它仍然完好无损,但有很大的裂缝。
在这两个地区,冰川的接地线都在向南极洲中心退缩。在这两个地区,冰川都失去了平衡,这意味着冰川越来越薄,流向海洋的冰比来自南极洲内陆地区的冰要多。
说到冰鳍机器人,里格诺特在一封电子邮件中说:“我希望我们有机会把它带到斯韦茨的干流,那里更难到达,但也更重要(更深、更温暖、移动得更快等)。”“这些研究表明,这是可以做到的,我们可以从中学到很多东西。”
研究中也有一些好消息,在斯韦茨地下没有裂缝和阶地的地区,融化的速度相当缓慢。这是因为冰冷的新鲜融水形成了一层保护层,将冰与下面温暖的水隔离开来——这些水可能会混入裂缝中,但在更线性的环境中会受到阻碍。因此,科学家们计算出,将近三分之一的融化发生在裂缝中。
考虑到这种缓慢的融化速度可能不是思韦茨冰川变化更快的部分的特征,而且无论如何也不能改变冰川正在失去冰和退缩的事实,它们以外的较慢的融化速度并不是什么安慰。
英国南极调查局(British Antarctic Survey)的研究员彼得·戴维斯(Peter Davis)说:“研究结果表明,并不需要冰川融化的大幅增加来推动冰川快速退缩。”戴维斯领导了与施密特的论文一起发表的第二篇论文,这篇论文由一个基本上相互重叠的科学家团队发表。“你只需要改变它的平衡。”
《华盛顿邮报》咨询的科学家们对这项新研究的意义有不同的解读,这意味着我们对思韦茨冰川在我们未来的一生中将对海岸线产生什么影响的整体理解。
科罗拉多大学的冰川学家特德·斯坎博斯(Ted Scambos)认为,国际斯韦茨冰川合作组织的研究结果在一定程度上缓解了人们对冰川很快会发生灾难性崩塌的担忧。斯坎博斯说,它正在退缩,而且可能无法阻止,但未来几十年的速度仍将在可控范围内。
他说:“虽然在未来50年里,我们可能只会看到海平面小幅上升,但这个过程是真实的,加速崩溃的触发因素一定会发生。”“但我们也看到了如何刹车,气候和海洋系统的哪些部分是主要驱动因素,以及是什么让它们驱动....我们有时间控制住局面。否则,我们孙辈的世纪将会非常、非常艰难。”
宾夕法尼亚州立大学的冰川学家艾黎有一个有点不同的整体观点——至少我们终于了解了这些巨大的冰川是如何工作的。
艾利说:“总的来说,这些论文并没有真正改变我对思韦茨坍塌与否的担忧程度。”“但是,这些论文增加了我的乐观情绪,我们可以理解这个极其困难和重要的系统,并提高我们预测它未来可能做什么的能力。”
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