2022-07-25 10:45:14

我们研究了一万多年来南极冰盖是如何前进和后退的。它对未来发出了警告

Photo of the Vanderford Glacier

来自南极洲的令人震惊的故事现在比以往任何时候都更频繁;冰层正在融化,漂浮的冰架正在坍塌,冰川正以更快的速度流入海洋。

南极洲将是未来海平面上升的最大源头。然而,科学家们还不清楚随着气候变暖,这种融化将如何展开。

我们最新的研究着眼于南极冰盖在过去一万年中是如何前进和后退的。它对未来提出了严峻的警告,也可能带来一些希望。

电流不平衡

未来海平面上升将是气候变化最重大的挑战之一,预计会对全球沿海社区造成经济、环境和社会影响。

虽然这似乎是一个遥远的问题,但南极的变化可能很快就会以海平面上升的形式出现在我们的家门口。

南极洲拥有世界上最大的单一冰块:南极冰盖。这片冰川冰体有几公里厚,坐落在坚实的土地上。它覆盖了整个山脉。

冰盖从南极内陆“流过”陆地,流向周围的海洋。总的来说,它仍然是一个固体,但随着冰晶的移动,它的形状会慢慢变形。

虽然冰原是一个固体,但是 冰晶的持续运动导致冰盖向外“流动”到海洋中,同时被来自上方的降雪补充。

当冰盖向外流动时,来自上方的降雪补充了它。这种循环被认为是为了使系统保持平衡,当冰盖每年增加的冰量与海洋减少的冰量相等时,平衡就实现了。

然而,从上空观测的卫星显示,冰盖目前并不平衡。在过去的40年里,它失去的冰比增加的多。其结果是全球海平面上升。

但这些历史观测只持续了40年,限制了我们对冰盖如何在更长的时期内响应气候变化的理解。

我们想要追溯更久远的时间——在卫星出现之前——甚至在第一批极地探险家出现之前。为此,我们需要自然档案。

挖掘南极洲的过去

我们汇集了各种各样的自然档案,以揭示南极冰盖在过去一万年左右是如何变化的。这些包括:

从南极洲偏远的内陆收集的冰芯,可以向我们展示雪是如何在过去暴露的山峰上收集的岩石中积累的,这揭示了从海底收集的时间沉积物岩芯是如何增厚或变薄的,这揭示了冰盖是如何边缘的——在哪里 陆冰的边缘与海洋相遇——前进或后退的湖泥和古老的海滩,这揭示了海岸线是如何相应地变化的 随着冰盖的扩大或缩小。 Ice coring in Antarctica
冰芯提供了过去积雪如何变化的档案。

当我们开始研究时,我不确定会发生什么。毕竟,这段时间一直被认为是相当沉闷的,只有微小的变化的冰缘。

尽管如此,我们还是一个一个地研究了许多不同的自然档案。这件作品感觉就像一幅1000块的拼图,充满了不规则形状的碎片,似乎没有直边。但一旦我们把它们放在一起,碎片就排列起来了,画面就清晰了。

最引人注目的是大约一万到五千年前发生在南极洲所有地区的冰流失时期。它导致全球海平面上升了许多米。

然而,在南极洲的一些地区,在过去的5000年里,随着冰盖边缘向前推进到今天的位置,冰的减少之后,冰的增加——以及相应的全球海平面下降。

从海底收集到的沉积物岩芯告诉我们冰盖是什么时候退缩的。

一个警告

了解南极冰盖是如何以及为什么以这种方式变化的,为未来提供了教训。

第一个教训更像是一个警告。从一万年前到五千年前,冰流失的速度非常快,其速度与今天南极冰盖变化最剧烈的部分相似。

我们认为这很可能是由于温暖的海水融化了漂浮冰架的底部——这种情况在最近几十年也发生过。这些冰架阻挡了陆地上的冰,所以一旦它们被移除陆地上的冰就会更快地流入海洋。

据预测,在未来,随着冰盖退回到海平面以下的盆地,冰的损失将会加速。在南极洲的一些地区,这种情况可能已经发生。根据过去发生的情况,由此导致的冰流失可能会持续几个世纪。

反弹

我们工作中的第二个教训可能会带来一些希望。大约5000年前,大多数地区的冰盖边缘停止了退缩,有些地区甚至开始退缩。对此的一种解释与之前的冰流失有关。

在冰开始融化之前,南极冰盖要重得多,它的重量向下推入地壳(地壳位于熔融的内部)。随着冰盖的融化和变轻,它下面的陆地会上升——有效地把冰从海洋中拖出来。

另一个可能的解释是气候变化。在南极洲的海岸边缘,在冰盖再次开始前进的时候,海洋可能暂时从温暖的海水转变为寒冷的海水。与此同时,更多的降雪发生在冰盖的顶部。

在过去的一万年里,冰的流失和增加是由几个因素驱动的,其中许多因素预计将在未来发生。

我们的研究支持这样一种观点,即南极冰盖正准备损失更多的冰,从而使海平面上升——特别是如果海洋继续变暖的话。

它还表明,陆地的隆起和降雪的增加有可能减缓或抵消冰的流失。然而,这种效果并不确定。

过去永远不会是对未来的完美考验。考虑到现在地球变暖的速度比当时更快,我们必须谨慎行事。