环球科学:变薄!崩裂! 南极冰架内的轰鸣(图)

当P-3飞行研究实验室掠过南极威德尔海时,我俯下身,从飞机底部的舱门向外望去,海豹、企鹅和冰山在我的视线米的高空看下去,所有的东西都变得很小,除了巨大的冰架(iceshelf)——这种看起来无边无际的冰体,在南大洋上漂浮,厚度几乎达几个足球场的长度,给覆盖整个南极大陆的冰盖(icesheet)镶了一道边。

20世纪80年代中期,我们所有的飞行都是考察飞行:一旦离开位于智利南部的基地,就会在空中连续飞行12个小时,有足够的时间与驾驶员闲谈诸如在冰架上迫降的话题。这并非无稽之谈,因为我们曾经不止一次遇到过四个发动机中的一个出现故障的情况。但在1987年,拉森-B冰架边缘出现了一条清晰可见的永久性冰缝——这让我们清醒地认识到,未来的迫降将不再轻松。

这一裂缝也引起了我们的思考:尽管一万多年以来,这些冰架一直是稳定的。但是,如果大冰盖下的海水持续升温,它们会不会崩裂?

20世纪90年代中期,我的一位就职于美国冰雪数据中心(National Snow and IceDataCenter,位于科罗拉多州博尔德市)的同事特德·斯坎博斯(TedScambos),开始关注气象卫星影像上拉森-B冰架出现的变化:像雀斑一样的黑点开始出现在洁白的冰面上。随后的彩色影像表明,黑点其实是深蓝域——全球气候变化使南极的气温迅速升高,速度远远超过了地球上任何地方,而拉森-B冰架的部分冰面正在变成充满融水的蓝色池塘。冰川学家戈登·德·Q·罗宾(GordondeQ.Robin)和汉斯·韦尔特曼(HansWeertman)早在几十年前就指出,表面水能够使冰架断裂。斯坎博斯意识到,这种所谓池塘里的水,能够穿透冰架,与下面的海水相混合,也能够使整个冰架崩裂。尽管如此,当时什么也没有发生。

这种看似平静的情况,一直到2001-2002年的南极初夏才被打破。斯坎博斯清楚地记得,2001年11月他从一直在拉森-B冰架上进行野外考察的冰川学家佩德罗·斯卡瓦卡(PedroSkvarca)那儿得到一个消息:冰架上到处都是水,正在形成很深的裂缝。当时任职于阿根廷南极研究所(位于布宜诺斯艾利斯)的斯卡瓦卡发现,他根本无法工作。在2002年2月下旬,池塘消失了,水排干了——池塘里的水穿透了冰架。到3月中旬,卫星影像清楚地显示,大约3,400平方千米的拉森-B冰架崩裂了,只留下一堆大小形状不一的冰块,大的有曼哈顿岛那样大,小的只有微波炉烤箱那样大。我们的紧急迫降点,几千年来一直保持稳定的冰架,就这样消失了。2002年3月20日,斯坎博斯提供的冰架崩塌影像登上了《》头版,令世人震惊(见下图)。

似乎是在顷刻之间,全球变暖引起极地冰雪世界发生急剧变化的可能性变成了现实。似乎是为了证实这种变化,2002年8月,地球北极的海冰(seaice)面积降到了历史最低水平,格陵兰岛冰盖表面的夏季融化也达到了前所未有的水平。格陵兰岛的融水涌入冰缝,在冰上形成洞穴,即冰川锅穴(moulin),然后就像我们所推测的那样,融水带着夏季的热量,陷入冰盖的底部。与拉森-B冰架的崩裂不同的是,格陵兰岛上的融水并没有与海水混合,而是与泥土混合形成泥浆。泥浆使冰盖与岩石的界面得到“润滑”,使沿着基岩的运动变得更加通畅。但不管是什么机制,庞大的格陵兰岛冰盖正在离开岩基,加速向海洋移动。

最近,作为正在实施的国际极地年(InternationalPolarYear,IPY)调查活动的一部分,我和同事们一直在尝试描绘南极冰盖底部“水道系统”的概貌。尽管“润滑”南极冰盖运动的液态水大部分可能并非来自于陆面,但是它们所起的润滑作用是相同的。而且,南极的一些冰盖也同样经历着加速滑动和崩裂的过程。

为什么认识这些过程如此重要呢?因为世界上有1/3的人口生活在海拔90米以下的地区,多数大城市也都位于沿海地区。每100立方千米的冰体离开陆地进入海洋,全球海平面就会上升约0.3厘米。这个数字听起来也许不是很大,但让我们分析一下目前世界三大冰盖所固定的冰体吧:如果西南极冰盖融化,将使海平面上升约5.8米;如果格陵兰岛冰盖消失,海平面将上升约7.3米;而东南极冰盖的融化,将使海平面上升约52米。三者合计,大约为65米(参见第81页顶端的图表,作为对照,自由女神像从基座顶部到火炬顶部的距离大约为45.75米)。在冰盖的内部运动和入海移动方面,液态水起的作用至关重要,但是长期以来,这一作用却被低估了。认识液态水如何形成、在哪里产生、以及气候变化如何加强它对极地冰盖的作用机制,对于预测和预防全球变暖对海平面的影响极为重要。 (来源:环球科学)

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