南极洲的冰川讲述了两个截然不同的故事

南极洲的冰川讲述了两个截然不同的故事 MARUM-MeBo70 在阿蒙森海海底着陆的渲染图。图片来源：MARUM - 不莱梅大学海洋环境科学中心/Martin Künsting近年来，全球变暖在南极冰原上留下了印记。南极洲"永恒"冰层的融化速度比以前想象的要快，尤其是在南极洲西部。阿尔弗雷德-魏格纳研究所领导的一个国际研究小组现在发现，其根源可能在于冰川的形成：钻芯沉积物样本结合复杂的气候和冰盖模型显示，南极洲的永久冰川大约始于 3400 万年前。然而，冰川作用并不像之前假设的那样覆盖整个南极大陆，而是局限于南极大陆的东部地区（东南极洲）。直到至少 700 万年后，冰才得以向南极西部海岸推进。正如研究人员在著名的 《科学》杂志上描述的那样，新研究的结果表明，南极洲东部和西部对外界压力的反应大相径庭。内松岛湾的 RV Polarstern 号。图片来源：英国南极调查局 / R. La大约 3400 万年前，地球经历了一次最根本的气候转变，至今仍影响着全球气候状况：从没有或很少有大陆冰积聚的温室世界转变为有大片永久冰川地区的冰屋世界。在此期间，南极冰盖逐渐形成。由于缺乏可靠的数据和主要地区的样本，特别是南极洲西部的样本，人们还不知道冰盖是如何形成的，何时形成的，尤其是在哪里形成的。阿尔弗雷德-魏格纳研究所（Alfred Wegener Institute）、亥姆霍兹极地与海洋研究中心（AWI）的研究人员与英国南极调查局、海德堡大学、诺森比亚大学（英国）和不来梅大学海洋环境科学中心（MARUM）的同事们一起，填补了这一知识空白。讨论海底钻井平台 MARUM-MeBo70 的钻探过程。图片来源：IODP / Thomas Ronge研究人员利用 MARUM-MeBo70 海底钻机在南极洲西部阿蒙森海沿岸的松岛冰川和斯韦特斯冰川近海位置取回了一个钻芯，根据这个钻芯，他们首次确定了冰雪南极大陆的早期历史。令人惊讶的是，在南极冰川作用的第一个主要阶段，该地区没有发现任何冰存在的迹象。领导研究小组的南极洲大学地质学家约翰-克莱格斯博士说："这意味着，大规模、永久性的第一次冰川期一定是从南极洲东部的某个地方开始的。这是因为南极洲西部在第一次冰川最盛时期一直没有冰。此时，南极洲西部大部分地区仍被茂密的阔叶林覆盖，气候凉爽温润，因此无法结冰。"松岛湾一座巨大冰山前的 RV Polarstern 号。图片来源：阿尔弗雷德-魏格纳研究所/Johann为了更好地了解南极洲第一块永久冰是在哪里形成的，南极洲大气研究所的古气候建模人员将新获得的数据与现有的气温和水温数据以及冰的出现情况结合起来。"模拟结果支持了地质学家的独特岩芯结果，"AWI 的古气候建模师 Gerrit Lohmann 教授博士说。"这完全改变了我们对第一次南极冰川期的认识"。根据这项研究，只有在南极东部北维多利亚陆地的沿海地区才具备形成永久冰的基本气候条件。在这里，潮湿的气团到达了强烈上升的横贯南极山脉这是形成永久积雪和随后形成冰盖的理想条件。冰盖从这里迅速扩展到南极东部腹地。PS104_21-3 号岩心钻探期间 MARUM-MeBo70 控制室的场景。图片来源：IODP / Thomas Ronge然而，冰层到达南极洲西部还需要一段时间："直到大约 700 万年后，冰层才有条件向南极洲西部海岸推进，"南极洲大气研究所的古气候建模人员汉娜-克纳尔解释说。"我们的研究结果清楚地表明，在冰层推进到覆盖南极洲西部之前，天气必须变得多么寒冷，而当时南极洲西部的许多地方已经低于海平面"。调查还令人印象深刻地表明，南极冰原的两个区域对外部影响和基本气候变化的反应是多么不同。Johann Klages 补充说："即使是轻微的变暖，也足以导致南极洲西部的冰层再次融化，而这正是我们现在所处的位置。"国际研究小组的发现对于理解从温室气候到当前冰室气候的极端气候转变至关重要。重要的是，这项研究还提供了新的见解，使气候模型能够更准确地模拟永久冰川地区如何影响全球气候动力学，即冰、海洋和大气之间的相互作用。这一点至关重要，正如约翰-克拉茨所说："特别是考虑到我们可能在不久的将来再次面临如此根本性的气候变化"。研究人员借助 2017 年在南极洲西部的"Polarstern"号科考船 PS104 考察期间取回的独特钻芯，填补了这一知识空白。不莱梅 MARUM 公司开发的 MARUM-MeBo70 钻机是首次在南极洲使用。南极西部松岛冰川和斯维斯冰川附近的海底非常坚硬，以前无法使用传统钻探方法钻探到深层沉积物。MARUM-MeBo70 有一个旋转刀头，因此可以钻入海床约 10 米并取回样本。编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：

时速80英里的冰川断裂：来自南极洲的警钟

时速80英里的冰川断裂：来自南极洲的警钟 在这幅插图中，海水从地表深处流入南极洲正在打开的冰架裂缝。新的研究表明，这种裂缝的打开速度非常快，涌入的海水有助于控制冰架破裂的速度。资料来源：罗布-索托一个关键问题是，海洋变暖会如何导致冰川更快地断裂。华盛顿大学的研究人员展示了南极冰架上已知最快的大规模断裂。这项最近发表在《AGU Advances》上的研究显示，2012 年，松岛冰川上形成了一条 6.5 英里（10.5 公里）长的裂缝，这条裂缝大约在 5 分半钟内形成，松岛冰川是一个正在后退的冰架，它挡住了更大的南极西部冰盖。这意味着裂缝以每秒约115英尺（35米）的速度打开，即每小时约80英里。第一作者斯蒂芬妮-奥林格（Stephanie Olinger）说："据我们所知，这是迄今为止观测到的速度最快的裂缝打开事件，这表明，在某些情况下，冰架可能会破碎。这告诉我们今后需要注意这种行为，也告诉我们如何在大尺度冰盖模型中描述这些裂缝。"她在华盛顿大学和哈佛大学从事博士研究，现在是斯坦福大学的博士后研究员。对于典型的南极冰架来说，裂缝是指穿过大约 1000 英尺（300 米）浮冰的裂缝。这些裂缝是冰架断裂的前兆，在断裂过程中，大块的冰从冰川上断裂并落入大海。松岛冰川经常发生这种情况研究中观察到的冰山早已脱离大陆。2012 年 5 月 8 日（左）和 5 月 11 日（右）相隔三天拍摄的卫星图像显示，一条新的裂缝形成了一个"Y"形分支，从之前的裂缝向左延伸。三台地震仪器（黑色三角形）记录的振动被用来计算裂缝的传播速度，最高可达每小时 80 英里。图片来源：Olinger 等人/AGU Advances"冰架对南极冰盖的其他部分具有非常重要的稳定作用。如果冰架断裂，后面的冰川冰层就会真正加速，"奥林格说。"这种开裂过程实质上就是南极冰架如何形成大型冰山的过程"。在南极洲的其他地区，裂缝的形成往往需要数月或数年的时间。但在松岛冰川这样快速演变的地貌中，裂缝的出现会更快，研究人员认为，南极西部冰原已经越过了崩塌入海的临界点。卫星图像可提供持续观测。但轨道卫星每三天才经过地球上的每一个点。在这三天里发生了什么更难确定，尤其是在南极脆弱冰架的危险地形中。在新的研究中，研究人员综合运用了各种工具来了解裂缝的形成。他们使用了其他研究人员2012年放置在冰架上的仪器记录的地震数据，以及卫星的雷达观测数据。冰川冰在短时间内像固体，但在长时间内更像粘性液体。"裂谷的形成更像是玻璃破碎，还是像硅胶被拉开？这是一个问题，"奥林格说。"我们对这一事件的计算表明，它更像玻璃破碎。"如果冰是一种简单的脆性材料，它应该碎得更快。进一步的调查表明了海水的作用。裂缝中的海水使空间保持开放，抵御冰川向内的力量。由于海水具有粘度、表面张力和质量，它不可能瞬间填满空隙。相反，海水填充裂缝的速度有助于减缓裂缝的扩展。奥林格说："在改进大规模冰盖模型的性能和对未来海平面上升的预测之前，我们必须对影响冰架稳定性的许多不同过程有一个良好的、基于物理学的理解。"编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

斯坦福大学科学家发现南极洲东部迫在眉睫的解冻危机

斯坦福大学科学家发现南极洲东部迫在眉睫的解冻危机 在气候不断变化的情况下，南极洲不断增加的融水预计将在海平面上升中发挥重要作用。不过，大部分科学研究都集中在南极洲西部，特别是斯维斯冰川等地区，因为近年来在这些地区观察到大量融水现象。斯坦福大学的研究人员在最近发表在《地球物理研究快报》上的一篇论文中指出，南极洲东部的威尔克斯冰川盆地（Wilkes Subglacial Basin）拥有足以使全球海平面上升 10 英尺以上的冰层，它可能比任何人意识到的都更接近于失控融化。斯坦福大学地球物理学博士生、论文第一作者伊丽莎-道森（Eliza Dawson）说："对这一地区的分析并不多那里的冰量巨大，但一直相对稳定。我们首次观测了冰原底部的温度，以及它距离融化的可能性有多大。"威尔克斯冰川下盆地约有加利福尼亚州那么大，通过相对较小的一段海岸线注入南大洋。道森和她的同事们发现，有证据表明冰原底部已接近解冻。这就提出了这样一种可能性，即在整个威尔克斯亚冰川盆地内阻挡冰层的这一沿海地区，可能对温度的微小变化都很敏感。以前的研究表明，由于该地区的地面低于海平面，并且向下倾斜远离海洋，如果变暖的海水进入冰原之下，威尔克斯冰川下盆地就特别容易发生不可逆转的融化。道森和她的同事们首次研究了该地区冰原底部目前的温度是如何加剧这种脆弱性的。研究人员从飞越冰川的飞机进行的现有雷达勘测中收集了数据。这些飞机记录了穿过冰层并从冰层下的地面反弹回来的电磁信号的反射。道森和她的同事们开发了一种新技术来分析这些数据，将冰和基岩的横截面图像转化为有关冰原底部温度条件的信息。地球物理学和电子工程学副教授达斯汀-施罗德（Dustin Schroeder）说："冰的温度以多种方式影响雷达的反射程度，因此单一的测量结果是模糊的。这种统计方法主要是选取可以认为是冻结或解冻的区域，然后将其他雷达信号与之进行比较。这让我们能够判断冰原上的其他区域是肯定冻结了，还是肯定解冻了，还是很难判断。"研究人员发现，该地区有大片冰冻和解冻的地面，但大部分地区无法明确划分为冰冻和解冻。在某些情况下，这可能是因为冰原的几何形状发生了变化或数据中存在其他复杂因素，但这也可能意味着冰原下的大片地面要么接近解冻，要么是由紧密混合的冰冻和解冻区域组成。如果后者属实，那么威尔克斯冰川盆地的冰川可能会达到一个临界点，而冰原底部的温度只需略微上升。道森说："这表明未来可能会出现冰川退缩。南极洲东部的这一部分在很大程度上被忽视了，但我们需要了解它是如何演变并变得更加不稳定的。需要发生什么情况才能开始看到质量损失？"不同的模型对威尔克斯冰川下盆地的未来及其对海平面上升的影响的预测大相径庭，因为有关该地区的数据根本不够。研究人员正计划将基于雷达的温度观测数据整合到冰盖模型中，以改进对该地区在各种气候情景下如何演变的预测。他们希望，他们的工作将凸显对这一地区和南极洲东部其他地区进行研究的重要性，这些地区看似稳定，但可能在我们的未来发挥重要作用。施罗德说："这个地区的条件我们可以想象会发生变化。如果温暖的海水到达那里，就会'开启'我们通常认为不会导致海平面上升的整个南极洲区域。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家发现南极洲冰架大范围的变薄在20世纪90年代加速

科学家发现南极洲冰架大范围的变薄在20世纪90年代加速 1973 年 1 月 24 日大地卫星 1 号上的多光谱扫描仪拍摄的松岛冰川卫星图像。2001 年 12 月 15 日大地遥感卫星 7 号上的增强型专题成像仪 Plus 拍摄的松岛冰川卫星图像。冰架的作用冰架是陆基冰的延伸，是冰川从海岸延伸到海洋表面的冰舌。地球上的大部分冰架都位于南极洲的边缘，它们在阻挡或支撑来自内陆和上游的冰流方面发挥着重要作用。这种支撑作用可以减缓冰流入海洋的速度，限制海平面上升。厚而稳定的冰架能最有效地发挥这种支撑作用。冰架变薄的历史透视此前，科学家们利用自 20 世纪 90 年代以来收集的卫星测高数据，发现南极洲西部、南极半岛西部和南极洲东部部分地区的冰架明显变薄。现在，爱丁堡大学的伯蒂-迈尔斯（Bertie Miles）和罗伯特-宾汉姆（Robert Bingham）利用陆地卫星 50 年来的图像，对时间进行了更进一步的回溯，以扩大我们对这片变化中的大陆的视野。他们的研究表明，1973 年至 1989 年期间的冰架变薄仅限于小部分冰架，主要位于南极洲东部的阿蒙森海湾和威尔克斯陆地海岸线。然后，从 20 世纪 90 年代开始，冰架减薄迅速蔓延。他们的研究结果发表在 2 月 22 日的《自然》杂志上。20 世纪 90 年代的转折点对时间的回顾表明，20 世纪 90 年代是一个转折点。宾厄姆说："虽然以前的许多研究都报告说，自上世纪 90 年代以来，南极洲周围的冰架一直在变薄，但我们以前并不知道，很多冰架变薄是在那个时候开始的。"卫星测高数据测量陆地和冰面的高度在 20 世纪 90 年代之前还无法实现，因此迈尔斯和宾厄姆转而使用光学图像来跟踪冰面上凸起的变化。这些凸起是固定点的表面表现浮冰架固定在海底高点的地方。固定点是冰架厚度的一个有用指标：随着时间的推移，凸起变得越来越小，甚至完全平滑，这表明冰架已经变薄，可能已经失去了固定点。宾汉姆说："伯蒂利用大地遥感卫星绘制销钉点脱锚图的新方法，与业界通常使用的更复杂的测高方法一起，可作为冰架厚度变化的代用指标。"松岛冰川：案例研究本页顶部的这组图片显示的是松岛冰川，它是阿蒙森海海湾的其中一个区域，在 20 世纪 70 年代，该区域的冰层已经开始变薄。1973 年 1 月（上图）冰面上可以看到一些凹凸不平的区域，而 2001 年 12 月（下图）冰面则基本平滑。这些图像是用大地遥感卫星 1 号（上）上的 MSS（多光谱扫描仪）和大地遥感卫星 7 号（下）上的 ETM+（增强型专题成像仪）获取的。请注意，这些图像使用了灰度调色板，以实现不同传感器之间更紧密的匹配。迈尔斯说："这些图像显示，随着时间的推移，冰架的固定点越来越小，因为温暖的洋流会融化冰架，导致冰架变薄，随后从海底高处脱锚。"2024 年 1 月 20 日大地遥感卫星 9 号上的陆地成像仪 2 号拍摄的松岛冰川冰架卫星图像。迈尔斯和宾汉姆的研究结果证实，松岛冰川比大多数南极冰架更早变薄。在研究人员追踪的大约 600 个钉冰点中，从 1973 年到 1989 年，只有 15% 的钉冰点面积缩小，其中包括松岛冰川上的钉冰点。这一数字在 1990 年至 2000 年间增长到 25%，在 2000 年至 2022 年间增长到 37%。上图是利用陆地卫星 9 号上的陆地成像仪 2 号（OLI-2）拍摄的，显示的是 2024 年 1 月松岛冰川的冰架。当时，光滑、变薄的冰架前沿和北缘已经失去了更多的冰，南缘的碎冰清晰可见。随着松岛冰川处于或接近完全失去锚定的状态，其支撑冰层的能力已经降到最低。迈尔斯和宾汉姆在他们的论文中指出，"更令人担忧的"可能是其他主要冰架，这些冰架仍被大量固定，但有迹象表明它们很快就会失去固定点。参考文献：Bertie W. J. Miles 和 Robert G. Bingham 撰写的"1973 年以来南极冰架的逐步解锚"，2024 年 2 月 21 日，《自然》杂志。J. Miles 和 Robert G. Bingham，2024 年 2 月 21 日，《自然》。DOI: 10.1038/s41586-024-07049-0编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

南极洲海冰面积写下历史新低

南极洲海冰面积写下历史新低 美国国家冰雪数据中心（NSIDC）星期一（9月25日）说，南极洲周边海域的海冰今年冬天创历史新低。 路透社报道，研究员警告说，这种变化可能对企鹅等在海冰上繁殖和养育幼崽的动物带来严重后果，同时还会因为白色冰层反射回的阳光量减少而加速全球暖化。 据NSIDC的数据，截至9月10日，南极洲海冰面积达到峰值，涵盖面积为1696万平方公里，是自1979年以来最低的冬季冰面峰值面积。这比1986年的最低冬季海冰面记录还少约100万平方公里。 由于南半球的季节是相反的，海冰面积一般在冬季即将结束的9月左右达到顶峰，随后在夏季结束的2月或3月融化到最低点。 NSIDC高级科学家麦尔说：“这不仅是打破记录的一年，而是极端破记录的一年。” 另一项研究发现，温室气体排放导致海洋温度升高，是造成2016年以来海冰水平降低的原因之一。 这项研究的作者、海冰研究员普利奇说：“要保护世上这些因各种原因而非常重要的冰地，我们确实需要减少温室气体排放。”

无人驾驶水下航行器Ran在南极洲的冰川下失踪了

无人驾驶水下航行器Ran在南极洲的冰川下失踪了 自动潜航器事先编好程序，然后被送往南极洲冰川下进行长途旅行。图片来源：安娜-沃林Ran 是一种无人潜航器（AUV），装有现代技术和传感器，可以测量和记录水中环境。它可以在冰下执行长期任务，并已在南极洲等地成功使用。"这是我们第二次带Ran前往斯维斯冰川记录冰下区域。多亏了Ran，我们在 2019 年成为世界上第一批进入斯韦思冰川的研究人员，而在本次考察中，我们再次来到了同一区域。"安娜-沃林（Anna Wåhlin）说："从卫星数据中我们可以看到冰层的融化和移动，我们也能从Ran的望远镜中获得冰层底部的特写镜头，以及关于融化背后具体机制的信息。"南极洲的斯维斯冰川非常巨大，有时被称为"末日冰川"，因为如果它完全融化，有可能使全球海平面上升数米。Ran的测量结果不仅受到极地科学家的广泛关注，也受到了很多人的关注。安娜-沃林（Anna Wåhlin）与无人潜水器"Ran"在哥德堡的母港合影。现在，这艘高科技潜水器已经消失在南极洲的冰川之下。图片来源：Olof Lönnehed与Ran失去联系在 200-500 米厚的冰层下潜水期间，Ran无法与研究船保持持续联系。研究船的路线是事先设定好的，凭借先进的导航系统，Ran可以找到返回开阔水域的路。冰川下的情况往往是完全未知的。因此，冰川下的任务要分几个阶段进行，从接近冰层底部和外部开始，逐渐增加难度，最后真正接近冰层，在冰与水的界面层进行测量。今年 1 月，Ran成功完成了在斯维斯海域的几次下潜，但在探险队计划的最后一次下潜中却出了差错。经过漫长的冰下旅程后，AUV 没有出现在计划的会合点。RV/IB Araon 号放弃了返航，并使用声学搜索设备、直升机和无人机进行搜索，但都没有成功。最后，人们才意识到Ran失踪了。"这有点像大海捞针，此时，Ran的电池已经没电了。我们只知道冰下发生了一些意想不到的事情。"安娜-沃林（Anna Wåhlin）说："我们怀疑它遇到了麻烦，然后有什么东西阻止了它出来。"安娜-沃林对她的团队从探险队管理层那里得到的支持表示感谢，并指出这艘船没有任何过错，相反，它是Ran乘坐过的最好的破冰船。风险研究"我们从Ran那里获得的数据是世界上独一无二的，对国际研究具有重要价值。同时，这也关系重大，我们知道这样的事情可能会发生，甚至知道这很可能是Ran的结局。我个人认为，这样的结局总比 AUV 老化在车库里积满灰尘要好。同时，这当然也是一个非常大的损失。我们已经拥有Ran五年了，在这五年里，我们进行了大约十次考察、培训、开发工作和测试"。2015 年，克努特和爱丽丝-沃伦贝格基金会出资 3800 万瑞典克朗购买了Ran。即使失去了这艘船，以知识和训练有素的人员为形式的独特资源仍将留在组织中。此外，还有外围设备、大型船舶接收和发射系统、备件、计算机和分析设备。安娜-沃林（Anna Wåhlin）说："我们的目标是更换Ran，我们将寻找融资方，以支付保险公司的扣款和多年来的价格上涨。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：