科学家揭开格陵兰接地带融化之谜

科学家揭开格陵兰接地带融化之谜 彼得曼冰川排水量约占格陵兰冰原的 4%，它正无情地向北冰洋移动。一项新的观测和建模研究表明，冰川比以前想象的更容易受到温暖海水侵入其底部的影响，从而导致加速融化，并增加未来海平面上升的潜在严重性。图片来源：Eric Rignot / UCI在最近发表在《地球物理研究快报》上的一篇论文中，由加州大学洛杉矶分校领导的研究小组利用欧洲多项卫星任务提供的雷达干涉测量数据绘制了彼得曼冰川的潮汐运动图，并利用麻省理工学院的通用计算模型估算了气候变化对冰川、海水和陆地等复杂环境的影响。冰川与海洋相互作用认识的进展"卫星数据显示，随着潮汐的变化，冰川会移动几公里（或几千英尺），"第一作者、加州大学洛杉矶分校地球系统科学博士候选人拉特纳卡尔-加迪（Ratnakar Gadi）说。"通过将这种迁移计入麻省理工学院的海洋数值模型，我们能够估算出 2000 年到 2020 年间冰层大约会变薄 140 米（460 英尺）。平均而言，融化速度从 20 世纪 90 年代的每年约 3 米增加到 2020 年代的每年 10 米。"该论文的资深合著者、加州大学洛杉矶分校地球系统科学教授埃里克-里格诺特（Eric Rignot）说，他的团队近年来进行的这项研究和其他研究使极地冰川研究人员对海洋和冰川相互作用的思考发生了根本性转变。"长期以来，我们一直认为冰与海洋之间的过渡边界是尖锐的，但事实上并非如此，它扩散到一个非常宽的区域，即'接地带'，有几公里宽，"里格诺特说，他同时也是美国宇航局JPL的高级研究科学家。"海水随着该区域海洋潮汐的变化而涨落，并从下往上有力地融化接地冰"。加迪说，根据模型预测，接地带空腔口附近的融化率最高，高于冰架空腔内的其他地方。冰下水温升高和海水入侵增加，解释了沿彼得曼中央流线观测到的冰层变薄的原因。根据这项研究，接地带空腔的拉长形状是导致冰加速融化的主要原因。在仅考虑海洋温度升高的情况下运行数值模型时，研究小组发现冰层变薄了约 40 米。在第二次建模中，接地带空腔从 2 公里增加到 6 公里，在这种情况下，冰层变薄增加到 140 米。对未来海平面上升预测的影响加迪说："这些建模结果得出结论，接地带长度的变化比单纯的海洋温度升高更能显著增加融化量。研究人员指出，接地带冰雪融化减少了冰川流向大海时的阻力，加速了冰川的后退。研究人员说，这是预测未来海平面上升严重程度的一个关键因素。"里格诺特说："本文发表的结果对冰原建模和海平面上升预测具有重大意义。早先的数值研究表明，如果将接地带的融水计算在内，冰川质量损失的预测值将增加一倍。本研究的建模工作证实了这些担忧。冰川在海洋中的融化速度要比之前假设的快得多。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

格陵兰岛最大的浮冰舌正在融化

格陵兰岛最大的浮冰舌正在融化 格陵兰东北海岸的北纬 79°冰川形成了一条长达 80 公里的浮冰舌。近几十年来，冰川冰舌几乎没有变短，但却变得越来越薄。图片来源：阿尔弗雷德-魏格纳研究所/丽贝卡-麦克弗森通过应用基于计算机的模型，他们能够证明来自大西洋的暖流流入欧洲北海，并最终进入冰川舌下的洞穴，从下面融化冰层。他们的研究结果刚刚发表在《自然-通讯》杂志上，为更精确地预测格陵兰冰原的未来和全球变暖导致的海平面上升铺平了道路。格陵兰岛的巨大冰原蕴藏着近 300 万立方千米的水。如果它完全融化，全球海平面将上升 7 米多。冰原的一部分格陵兰东北部冰流流入格陵兰海岸的两大海洋出口冰川：尼奥加尔弗约尔兹约尔登冰川（或 79NG 冰川）和扎卡里亚伊斯特罗姆冰川（或 ZI 冰川）。这两条冰川流入格陵兰海，20 年前在这里形成了两条巨大的浮动冰川舌。早在 2010 年代，ZI 冰川就失去了它的浮动冰舌，而 79NG 冰川的冰则继续通过峡湾流向大海，形成一个宽约 20 公里、长约 80 公里的冰川带。79NG 冰川的稳定性"为什么这个格陵兰岛上最大的浮冰舌显然如此稳定？哪些因素将决定它的最终命运？因为79NG 冰舌受到周围环境的保护。"阿尔弗雷德-魏格纳研究所、亥姆霍兹极地与海洋研究中心（AWI）的物理海洋学家克劳迪娅-韦克尔（Claudia Wekerle）解释说。"但从以前的研究中，我们知道在 1999 年到 2014 年期间，冰层厚度大约减少了 30%，因为至少我们是这么认为的由于暖水流入，冰层底部的融化率显著增加。"但说到冰下的洞穴，直到最近才有零星的水流和海洋温度测量数据。"多亏了我们的高分辨率海洋模型，现在，我们第一次能够就洞穴中的水流得出结论"。第一作者克劳迪娅-韦克尔（Claudia Wekerle）和她的团队依靠的是 AWI 开发的海洋模型 FESOM2（Finite-Element/volumE Sea ice-Ocean Model）。该模型的与众不同之处在于：它还能以高分辨率模拟较小的海洋区域，因此更加逼真在这种情况下，79NG 冰舌下的洞穴就是如此。为了得出结论，研究小组将洞穴及其附近地区的模型分辨率提高到 700 米。"相比之下，我们的高分辨率北极模型的分辨率为 4.5 公里，而海洋模型的典型分辨率大约为 25 公里，甚至更低。由于分辨率高，FESOM2 可以准确地再现冰川的地形。这对于大西洋暖流的流入尤为重要，暖流通过一条大约 5 公里宽的海沟流入冰川洞穴。"对未来气候预测的影响这位 AWI 研究员说："利用我们的模型，我们能够确定浮冰舌底部高融化率的原因。在这方面，有两个重要因素"。首先，由于全球变暖，在过去的几十年里，更多的地表融水进入格陵兰冰原，穿透冰层。部分淡水流向冰川的接地线冰不再与地面接触而开始漂浮的地方并从冰川下流入冰洞。"在这里，它加强了洞穴内的水循环，增加了冰与水的接触，从而增加了冰底部的融化"。此外，在过去几十年里，格陵兰东北大陆架上大西洋水层的温度普遍上升。这些相对温暖的海水源自大西洋，流经北冰洋，在弗拉姆海峡向西循环，然后到达格陵兰东北部的大陆架，最后到达 79NG。较暖的海水通过冰崩前沿的海沟流入洞穴，并融化冰舌的底部。"我们的研究确定，大西洋水层中较高的海洋温度是决定融化率的主要原因，而不是冰川下融水流入量的增加"。有了这些发现，专家们现在可以采取下一步行动：在进一步的模拟中，他们计划预测 79NG 在各种气候情况下的未来发展。但有一点已经很清楚：如果冰舌完全消失，将对其背后陆地冰层的稳定性以及海平面的逐步上升产生深远影响。毕竟，如今格陵兰东北部冰流在陆地上向海流动的速度比几年前要快得多。而这正如 2022 年的一项研究显示的那样是 79NG 南部扎卡里亚伊斯特罗姆冰舌消失的直接结果。克劳迪娅-韦克尔说："这就是为什么要对海平面上升和其他气候变化影响进行可靠预测，就必须密切关注和了解格陵兰冰原整体及其与海洋的接触区域，这对冰原的未来发展至关重要。其中一个关键区域就是格陵兰岛东北海岸的北纬 79°冰川。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

科学家给冰川称了称体重 才知它们“暴瘦”成这样

科学家给冰川称了称体重 才知它们“暴瘦”成这样 其中，有48条冰川的重量损失超过30%，7.5万亿吨融水进入大海，这些融水可能会对通过影响海洋环流带来一系列连锁反应。01 如何知道冰川的“体重”？科学家们是如何知道冰川的面积、厚度和重量变化的呢？冰川的面积测算有很多方法，过去可以通过绘制冰川分布地图，蒙上方格纸数格子来测算。现在可以通过无人机测量、查看卫星遥感图，都能圈定冰川的面积大小，利用计算机就可以得到具体的面积数据。冰川的厚度可以通过在剖面处直接测量或者通过打钻的方式获取。如果有陡峭的冰川剖面，从顶到底垂直拉一条测绳或者用测距仪直接测定剖面高度，就可以得到该点的冰川厚度。打钻要更复杂一些，要确保钻井垂直，并且要打到冰川底部，钻井深度即冰川厚度。还可以借助重力仪、探地雷达等仪器设备，更加便捷地获取的冰川厚度信息。比如，科学家们在1968年就借助重力仪，在珠穆朗玛峰脚下的绒布冰川，观测到两个断面的冰厚数据。2009年，又通过探地雷达对东绒布冰川进行了较为全面的厚度测量。图中黑色线条L1-L8为珠峰东绒布冰川探地雷达测厚线路分布，红色线条C1-C5为冰川槽谷断面分布，蓝色线条为冰川主流线，冰川末端在C1附近，并在P1、P2进行了探地雷达波速测量。【1】P1和P2两地的探地雷达波速测量结果，可以清晰看到冰岩界面。亮斑对应的速度0.13米/纳秒就是冰川表面到冰岩界面之间的平均波速，乘以时间400纳秒就可以得到P1和P2两地的冰川厚度约为52米。【1】依次为东绒布冰川L1-L8的雷达实测图，可以清晰看到冰层厚度和冰下地貌。【1】有了多个点位的冰川厚度，就可以通过计算机模型求得冰川整体的平均厚度和最大厚度，点位越多，分布越均匀，得到的数据就越准确。比如，冰川厚度测量数据显示，东绒布冰川的平均厚度约为190米，最大厚度约为320米。有了面积和平均厚度就可以得到冰川的体积数据，再乘以冰川的平均密度就可以得到冰川的重量数据。对比不同时期的数据就可以了解冰川重量的变化。02 融水入海有何影响？冰川储藏着大量陆地淡水，这些淡水在短时间内大量进入海洋，会明显减小海水的盐度，打破海水原有的平衡，影响到洋流这一海洋运动。洋流的形成有许多原因，有的受信风、西风等盛行风吹拂海面而成。海水流动起来后，有的地方海水变多，有的地方海水变少，水多的地方就会向水少的地方流动，这就是补偿流。还有一些受密度差异影响，比如直布罗陀海峡两侧的海水密度不同，地中海一侧密度大，大西洋一侧密度小，表层海水从大西洋流入地中海，深层海水从地中海流入大西洋，这就是密度流。不同的洋流把热水或者冷水带往其他海域，促进不同海域间的热量交换。欧洲西部正是因为受北大西洋暖流的影响，带来大量水汽何热量，使得这里虽然纬度较高，冬天的最冷月均温也能在零度以上，形成终年温和湿润的温带海洋性气候。当海水密度受融水影响降低后，原本的洋流可能就会中断，极大地改变相关地区的气候、植被等环境。在第四纪地质历史上，受气候变暖影响，北美的冰川融化后，进入大海改变海水性质，导致北大西洋暖流中断，欧洲西部因此陷入非常寒冷干燥的环境。03 可以阻止融水入海吗？既然融水入海，会对洋流、气候、植被等带来如此巨大的影响，那么我们人类现在可以直接阻止融水入海这一过程吗？答案是否定的，因为全球冰川体量巨大，仅仅是南极众多冰川中的48条在25年间的融水量就达到了7.5万亿吨，想要阻止如此多的水入海，以人类目前的水平还是无法做到的。有人说冰川既然是淡水，那融化后的淡水不正好可以被人类所利用，解决一下缺水问题吗？想法很美好，操作起来却非常困难。南极大陆远离其他人口密集的区域，这些融化的水需要用巨大的容器装起来，再运输到缺水地区，成本巨大。阿拉伯联合酋长国曾计划将南极冰山运到中东，解决自己国家的缺水问题，但因为无法解决沿途融水储存，以及距离遥远成本巨大的问题，最后只能放弃。难道我们只能眼睁睁看着南极冰川融化，对全球环境产生巨大影响，却无能为力吗？也不尽然，南极冰川融化的根本问题是全球变暖，是以二氧化碳为代表的温室气体排放导致的恶果，解铃还须系铃人，只有从根本上解决二氧化碳过量排放的问题，才能避免这一问题。目前，全球许多国家已经提出了自己的双碳目标，中国承诺在2030年前实现碳排放量达到峰值，在2060年前实现碳中和，即排放和吸收二氧化碳的量相互抵消，实现二氧化碳的净零排放。为了更好地实现双碳目标，各国在新能源和节能减排等多个领域，开源节流，减少碳排放，增加碳吸收。增加太阳暖、风能、水能这些低碳能源的使用，减少化石燃料这些排放大量二氧化碳的能源比例，增加能源利用率。植树造林，增加植物对二氧化碳的吸收。等二氧化碳净排放量不再继续增加，全球变暖速度或将得到有效缓解，南极冰川退缩的问题也许会得到有效控制。 ... PC版： 手机版：

格陵兰冰川融化速度比20年前快五倍

格陵兰冰川融化速度比20年前快五倍 哥本哈根大学科学家说，在过去20年里，全球变暖使格陵兰岛冰川融化的速度加快了五倍。 路透社报道，格陵兰冰盖融化的情况尤其令人担忧，因为这古老的冰盖如果完全融化，海平面至少会上升6米。 哥本哈根大学地球科学和自然资源管理系助理教授比约克说，对该地区1000座冰川进行的一项研究，揭示了格陵兰冰盖的融化速度进入了一个新阶段。 比约克说：“地球上的温度与我们观察到的冰川融化速度的变化之间，有非常明显的相关性。” 科学家通过卫星图像和20万张老照片，研究了130多年来格陵兰冰川的发展情况，结论是冰川面积平均每年缩小25米，而20年前则是每年约缩小5、6米。 欧盟科学家本月早些时候说，现在全球气温已比工业化前气温高出近1.2摄氏度，今年“几乎肯定”是12万5000年来。 丹麦奥胡斯大学气候研究所所长奥尔森说，降低气温需要全球共同努力尽量减少大气中的温室气体排放，“我相信这些冰川会继续加速融化”。 格陵兰岛的冰川经常被用来预测气候变化对格陵兰冰盖的影响。 丹麦和格陵兰地址调查局（GEUS）高级研究员科尔根说：“如果我们开始看到冰川质量的损失速度比上个世纪快几倍，那我们就可以预期冰盖也会出现相同情况，只是速度比较慢，时间也比较长。” 2023年11月11日 1:20 PM

未被发现的融化威胁 科学家发现新的南极临界点

未被发现的融化威胁 科学家发现新的南极临界点 英国南极调查局的最新研究结果表明，由于冰原接地带的未计算过程，目前的模型低估了全球变暖对冰雪融化和海平面上升的影响。综合这些发现可以改进未来的气候预测。目前，预测海平面上升的模型没有考虑到这一过程，因此，新成果可以让人们更准确地了解全球变暖将如何影响世界，以及沿海地区需要适应的程度。这些研究结果由英国南极调查局（BAS）的科学家完成，发表在《自然-地球科学》（Nature Geoscience）杂志上。"我们已经发现南极冰盖融化可能出现一个新的临界点，"新论文的第一作者、英国科学院冰动力学研究员亚历克斯-布拉德利（Alex Bradley）说。"这意味着我们对海平面上升的预测可能大大低估了"。这项研究的重点是冰原下面一个被称为接地带的区域，也就是陆基冰与海洋交汇的地方。随着时间的推移，这些陆基冰移动到周围的海洋中，最终融化这一过程发生在南极洲和格陵兰岛海岸周围，是海平面上升的主要原因。这项新研究模拟了海水如何渗入陆地和冰层之间，以及海水如何影响冰层的局部融化、润滑冰床并影响冰层滑向海洋的速度。研究还探讨了这一过程如何随着水温升高而加速。"冰原对其接地带的融化非常敏感。"布拉德利说："我们发现接地带的融化表现出一种'类似临界点'的行为，即海洋温度的极小变化就会导致接地带融化的极大增加，从而导致其上方冰层的流动发生极大变化。"出现这种情况的原因是，在冰原接地带融化的暖水打开了新的洞穴，使暖水进一步进入，从而导致更多的融化和更大的洞穴，如此循环。之所以会出现临界点，是因为水温的微小上升都会对融化量产生巨大影响。布拉德利说，政府间气候变化专门委员会（IPCC）和其他机构使用的模型目前没有考虑到这种方式的冰融化，这可以解释为什么南极洲和格陵兰岛的冰盖似乎比预期的缩减得更快。将这项新工作的结果纳入此类模型，可以得出更可靠的估计。"这是缺失的物理学，我们的冰盖模型中没有。它们没有能力模拟地表冰层下的融化，而我们认为这种情况正在发生。我们正在努力将这一点纳入我们的模型中，"他补充道。 ... 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：