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南北极夹击,海平面上升,人类文明危矣

多年以前就有科学家预言极地冰川融化会导致海平面上升,最终使得一些岛屿、滨海城市被淹没。很多人对这些预言嗤之以鼻,还有不少觉得这些预言就算能变成现实也离自己太过遥远。人类生产生活的排放(以碳排放为主)与“温室效应”之间是否有因果关系还存在着争论,连美国总统特朗普都不相信人类排放跟气候变暖有关,甚至连一些碳排放相关的国家经费都给砍掉了。

美国总统特朗普。图片来源:NBCnews


北极区域具有少量冰川,大部分是海洋,被称为“北冰洋”。科学家们对北极区域的冰川融化早有察觉,并进行了跟踪。最近一系列报道表明,北极的冰川融化正在加速。科学家预计,如果保持目前速度,到2040年北极冰层可能会全部融化,使海平面上升2米。相较于北极,南极区域是被一整块被冰川覆盖的大陆,又称为“南极洲”。南极洲是地球上最大的淡水库,如果全部融化,会使海平面上升58米!之前的研究表明,南极的冰川融化情况相对较为稳定。然而,最近的一些研究发现,南极冰川正以极快的速度消融,地球将受到南北两极冰川融化的“夹击”,海平面将以不可逆转的趋势上升。

南极冰川消融。图片来源:Ian Phillips / Australian Antarctic Division


澳大利亚南极局(Australian Antarctic Division)的Robert Massom博士领导的多国研究团队在Nature 上发表论文,报道了他们对南极冰川的冰架(ice shelf)的研究进展,发现其消融加速的原因是表面融水和底部海水的侵蚀 [1]。同时来自加拿大滑铁卢大学(University of Waterloo)的Christine F. Dow及其团队研究发现,南极冰架下的温暖海水使冰架底部逐渐变薄并开裂,导致冰面开裂,让更多的海水进入,加剧冰架不稳定 [2]另外,英国利兹大学(University of Leeds)的Andrew Shepherd教授及其合作者也在Nature 发文,对南极冰川变化的趋势和联系进行了综述 [3]笔者结合这些研究结果,简单介绍一下南极冰川融化的趋势


其实,冰川只有小部分位于海面上,大部分都隐藏在水下,这也是“冰山一角”一词的出处(下图)。一直以来,人们判断冰川消融主要是通过从水面上方观察两极冰川覆盖范围的大小,然而如今不仅冰川的水上部分在变小,水下部分也在消融。上方漂浮冰架与其下方固定冰盖之间的分界线被称为接地线(grounding line),接地线可以用来确定冰川融化的规模与速度。如果接地线以下的冰融化或者因为太薄而从基岩分离,这就会造成海平面的上升。

冰架的组成部分以及其融化的影响因素。图片来源:Nature [1]


加拿大的研究者通过观测南极大陆五个地区冰架的表面裂痕(fracture,下图黑色实线),地表河流(surface river,紫色虚线),并测绘了这些地方1987-2017年间的接地线差异(绿色),总结出冰面流动方向(下图)。他们发现,温暖的海水导致海底附近的冰盖明显萎缩,仅仅在五年里,这些地区的水下冰层面积就显著变薄了。他们推断这些冰层可能已经在水下融化,或者断裂后更快地漂流入海。

冰架裂缝、地表河流以及接地线的观测。图片来源:Sci. Adv. [2]


另一方面,澳大利亚的研究者比较了上世纪60年代至今的南极大陆海冰的覆盖区域(下图)。在Wikins和Larsen冰架区域内,海冰在近20年中显著消退。以南极洲最重要的冰川之一Thwaites冰川为例,此前研究表明,受到海洋变暖的威胁,该冰川在过去几十年一直在以大约每年400米的速度消退。有迹象显示,Thwaites冰川将在未来500至1000年崩塌解体,而海平面会上升大约2米。作者推测,即便人类能控制全球变暖甚至让海洋降温,也无法再让冰川变得稳固了。并且,融化的冰架可能对地表河流产生连锁效应,加速内陆冰融化并推高海平面。

南极大陆海冰覆盖随时间变化卫星图。图片来源:Nature [1]


冰架减少是否跟温度有关呢?利兹大学的研究者在综述中展示了南极大陆冰架厚度以及周边海冰温度分布图(下图)。他们发现,从上世纪90年代开始,很多地区冰架能够保持稳定,厚度未见减少。但例如西南极洲(West Antarctica)区域的冰架经历了明显的变薄,部分地区厚度减少10-18%。与之相应的是,其周边的海冰温度也比其他地区要高1.0-1.5摄氏度。作者推断说,温暖的海水冲击着边缘的冰架,不断侵蚀了冰架,造成其破裂和融化。

南极海冰温度和冰架厚度分布图。图片来源:Nature [3]


全球变暖和海平面上升是一个很热并且富有争议的话题,但极地冰川融化这个事实无可争议。人类文明的发展如果超过了地球环境承载能力的极限,最终必然会受到大自然的“报复”。常常看到“爱护环境、拯救地球”之类的宣传语,说实话,地球并不需要拯救!别说人类活动造成的气候影响了,就算是小行星撞击让所有生命毁灭,地球也不会怎么样,再过上数亿年,说不定还会是一派欣欣向荣的景象。需要被拯救的,只有我们自己!


参考文献:

1. Robert A. Massom, Theodore A. Scambos, Luke G. Bennetts, Phillip Reid, Vernon A. Squire, Sharon E. Stammerjohn. Antarctic ice shelf disintegration triggered by sea ice loss and ocean swell. Nature, 2018, 558, 383-390.

2. Christine F. Dow, Won Sang Lee, Jamin S. Greenbaum, Chad A. Greene, Donald D. Blankenship, Kristin Poinar, Alexander L. Forrest, Duncan A. Young, Christopher J. Zappa. Basal channels drive active surface hydrology and transverse ice shelf fracture. Sci. Adv., 2018, 4: eaao7212.

3. Andrew Shepherd, Helen Amanda Fricker, Sinead Louise Farrell. Trends and connections across the Antarctic cryosphere. Nature, 2018, 558, 223–232.


(本文由叶舞知秋供稿)


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