臭氧层出现前所未有的提前恢复

臭氧层出现前所未有的提前恢复 瑞士的高海拔综合碳观测系统（ICOS）少女峰站是用于测量大气中氯氟烃含量的采样站之一。图片来源：Jungfrau.ch一个国际研究小组的一项新研究表明，在减少大气中破坏地球臭氧保护层的化学物质含量方面取得了重大进展，证实了限制生产和使用这些化学物质的历史性规定取得了成功。Empa 的科学家们在少女峰的高山研究站进行了测量，为这项研究做出了贡献。这项研究由布里斯托尔大学的研究人员领导，最近发表在《自然-气候变化》杂志上。研究首次表明，大气中被称为氯氟烃（HCFCs）的强效消耗臭氧层物质（ODS）的含量显著下降。这些氯氟烃也是有害的温室气体（GHGs），因此减少它们也会减轻全球变暖。《蒙特利尔议定书》于 1987 年在国际上达成一致，旨在对消耗臭氧层物质的生产和使用进行控制。消耗臭氧层物质曾广泛用于数百种产品的生产，包括冰箱、气溶胶喷雾剂、泡沫塑料和包装。HCFCs 是作为氯氟化碳 (CFCs) 的替代品而开发的。虽然自 2010 年起全球已禁止生产 CFC，但目前全球仍在逐步淘汰 HCFC 的生产和使用，淘汰日期定于 2040 年。它们将被不消耗臭氧层的氢氟碳化物（HFCs）和其他化合物所取代。对于 Empa 的科学家和合著者 Stefan Reimann 来说，这项研究是"遏制臭氧空洞措施历史上的一个里程碑，在这项研究中，我们首次证明，即使是消耗臭氧更多的氯氟化碳的替代产品现在也在减少这甚至比预期提前了五年"。资料来源：EMPA"这些结果非常令人鼓舞。它们强调了制定和遵守国际议定书的重要性"，第一作者、布里斯托尔大学化学系的卢克-韦斯特（Luke Western）说。"没有《蒙特利尔议定书》，就不可能取得这样的成功。因此，这是对应对平流层臭氧消耗的多边承诺的有力支持，在应对人类引起的气候变化方面具有额外的益处"。国际研究显示，所有氟氯烃合计所含的消耗臭氧层氯的总量在 2021 年达到峰值。由于这些化合物也是强效温室气体，它们对气候变化的影响也在这一年达到峰值。这一峰值的出现比 2022 年发布的上一份臭氧评估报告中的预测提前了五年。尽管 2021 年和 2023 年之间的降幅不到 1%，但仍表明氟氯烃排放正朝着正确的方向发展。对于 Empa 的科学家和合著者 Stefan Reimann 来说，这项研究是"遏制臭氧空洞措施历史上的一个里程碑，在这项研究中，我们首次证明，即使是消耗臭氧更多的氯氟化碳的替代产品现在也在减少这甚至比预期提前了五年"。据这位 Empa 研究员说，之所以能够做到这一点，完全得益于国际协议的不断加强，以及借助大气测量（例如在少女峰进行的测量）对协议的验证。这些结果依赖于分布在全球各地的大气观测站的高精度测量，使用的数据来自高级全球大气气体实验（AGAGE）和美国国家大气与海洋管理局（NOAA），包括 Empa 科学家进行大气测量的少女峰高山研究站。合著者、Empa 的大气科学家 Martin Vollmer 说："我们使用高灵敏度的测量技术和全面的协议来确保这些观测结果的可靠性。"这项研究的共同作者、美国国家海洋和大气管理局（NOAA）科学家艾萨克-维蒙特补充说："这项研究强调了我们在环境监测中保持警惕和积极主动的迫切需要，确保其他受控的臭氧消耗气体和温室气体也遵循类似的趋势，这将有助于为子孙后代保护地球。"编译自/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。”

北极的冰一直在融化，南极也是吗？

北极的冰一直在融化，南极也是吗？ 过去四十年来，北极的升温速度比地球平均快了2-4倍，引发北极海冰和陆冰迅速消融，北极航道日益进入公共议程。相较于北极，人们对于南极的关注有限，实际上，南极的气候变化更为复杂。 有别于传统认知，自1979年有卫星监测以来，直到2014年，南极海冰以每十年1%的速度在增长，2012-2014年间的三个9月，美国国家航空和航天局都曾观测到破纪录的海冰最大范围，一度让一些人声称自己找到了否定气候变化的有力证据。南极的温度究竟如何变化？南极的海冰增加了吗？极地生物又将何去何从？... 来自：雷锋 频道：@kejiqu 群组：@kejiquchat 投稿：@kejiqubot

改写气候历史的南极思韦茨冰川

改写气候历史的南极思韦茨冰川 自 20 世纪 40 年代以来，由于气候变化和厄尔尼诺现象的影响，南极洲的斯维斯冰川（Thwaites Glacier）冰层大量流失，导致全球海平面上升了 4%。研究人员强调，海洋和大气环流变化等外部因素导致了冰川的不断后退，这凸显了了解这些动态变化对于预测未来海平面上升的重要性。资料来源：罗伯特-拉特自 20 世纪 70 年代以来，人们就观察到冰川加速流失，但直到现在，人们还不清楚这种显著的融化是从何时开始的。休斯顿大学的研究人员在《美国科学院院刊》（PNAS）上发表的一项新研究表明，冰川的大幅后退始于 20 世纪 40 年代。他们对斯维斯冰川的研究结果与之前研究松岛冰川退缩的结果不谋而合，后者发现冰川退缩也始于上世纪 40 年代。"我们的研究尤为重要的一点是，这种变化不是随机的，也不是某个冰川特有的，"通讯作者雷切尔-克拉克（Rachel Clark）说，"它是气候变化大背景下的一部分。你不能忽视冰川上发生的一切。"她去年从哈佛大学毕业，获得了地质学博士学位。她去年从哈佛大学毕业，获得了地质学博士学位。克拉克和研究报告的作者认为，冰川退缩很可能是由极端厄尔尼诺气候模式引发的，这种气候模式使南极西部变暖。作者说，从那时起，冰川就没有恢复过，目前导致全球海平面上升了4%。波士顿大学地质学副教授、斯维斯近海研究项目（THOR）美国首席研究员朱莉娅-韦尔纳（Julia Wellner）说："重要的是，厄尔尼诺现象只持续了几年，但斯维斯和松岛这两座冰川仍在大幅后退。一旦系统失去平衡，退缩就会持续下去。"2019年，研究船Nathaniel B. Palmer驶过南极洲西部的Thwaites冰川。图片来源：詹姆斯-柯克姆（James Kirkham）他们的发现还清楚地表明，冰川接地带（即冰川与海床失去接触并开始漂浮的区域）的退缩是外部因素造成的。THOR项目的英国首席研究员、该研究的合著者克劳斯-迪特尔-希伦布兰德（Claus-Dieter Hillenbrand）说："Thwaites冰川和松岛冰川有着共同的变薄和后退历史，这一发现证实了这样一种观点，即南极西部冰盖阿蒙森海区的冰流失主要受外部因素控制，涉及海洋和大气环流的变化，而不是冰川内部动力学或局部变化，如冰川床的融化或冰川表面的积雪。"英国南极调查局的海洋地质学家、该研究的合著者詹姆斯-史密斯补充说："我们的研究结果的一个重要影响是，一旦冰原开始后退，它可能会持续几十年，即使开始后退的情况没有变得更糟。我们今天在斯维茨冰川和松岛冰川上看到的变化甚至可能是整个阿蒙森海海湾的变化有可能在 20 世纪 40 年代就已经开始了。"沉积物岩心的年代测定在研究中发挥关键作用克拉克和研究小组使用了三种主要方法得出结论。其中一种方法是采集海洋沉积物岩芯，这种方法比以往任何时候都更接近斯韦思冰川。2019 年初，他们搭乘纳撒尼尔-B-帕尔默号破冰船和研究船前往斯韦伊斯附近的阿蒙森海时取回了岩芯。随后，研究人员利用这些岩芯重建了冰川从全新世早期至今的历史。全新世是目前的地质年代，始于上一个冰河时期之后，距今约 11700 年。CT 扫描用于拍摄沉积物的 X 射线，以收集其历史细节。然后，利用地质年代学（或地球材料年代测定科学）得出结论：大量冰雪融化始于上世纪 40 年代。克拉克使用 210Pb（铅-210）作为地质年代学中最重要的同位素，这种同位素天然埋藏在沉积岩芯中，具有放射性。这一过程与放射性碳测年类似，后者可以测量有机物的年龄，最早可追溯到 6 万年前。"但是铅-210 的半衰期很短，大约只有 20 年，而像放射性碳这样的同位素的半衰期大约为 5000 年，"克拉克说。"这种短半衰期使我们能够为过去一个世纪建立一个详细的时间表。"这种方法非常重要，因为虽然卫星数据可以帮助科学家了解冰川退缩，但这些观测数据最远只能追溯到几十年前，时间太短，无法确定思韦特斯是如何应对海洋和大气变化的。科学家需要卫星记录之前的资料来了解冰川的长期历史，这也是使用沉积岩芯的原因。研究为未来建模提供信息，减少海平面上升的不确定性南极研究人员表示，斯维斯冰川在调节南极西部冰盖稳定性，进而调节全球海平面上升方面发挥着至关重要的作用。韦尔纳说："该冰川的重要性不仅在于它对海平面上升的贡献，还在于它就像瓶子里的软木塞，挡住了后面更广阔区域的冰层。如果斯韦思冰川不稳定，那么南极洲西部的所有冰川都有可能变得不稳定。"如果斯韦伊斯冰川完全坍塌，预计全球海平面将上升65厘米（25英寸）。希伦布兰德说："我们的研究有助于更好地了解哪些因素对南极洲西部冰原流入阿蒙森海的冰川变薄和后退最为关键。因此，我们的研究结果将改进那些试图预测未来南极冰盖融化的规模和速度及其对海平面影响的数值模型。"编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

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：

新技术实现前所未有的月球测绘精度

新技术实现前所未有的月球测绘精度 科学家们开发出了从阴影到形状的增强技术，大大提高了绘制月球表面地图的效率和准确性。这项创新为任务规划人员提供了更详细的地图，特别是对月球南极等具有挑战性的地形。这幅以月球表面的国际天文学联合会（IAU）302号环形山为特色的斜视图是阿波罗10号宇航员于1969年5月拍摄的。图片来源：美国国家航空航天局布朗大学学者本杰明-博特莱特（Benjamin Boatwright）和詹姆斯-海德（James Head）的研究成果于5月28日发表在《行星科学杂志》（Planetary Science Journal）上，介绍了一种名为"从阴影到形状"（shape-from-shading）的绘图技术的改进。该技术用于创建月球地形的详细模型，勾勒出环形山、山脊、斜坡和其他地表危险。通过分析光线照射月球不同表面的方式，研究人员可以从二维图像的合成图中估算出物体或表面的三维形状。 加强月球安全与探索精确的地图可以帮助月球任务规划人员确定安全着陆点和科学兴趣区，使任务操作更加顺利和成功。布朗大学地球、环境与行星科学系博士后研究员、新论文的第一作者博特莱特说："它能帮助我们更好地了解那里到底有什么。"我们需要了解月球表面光照不足的地形，比如月球南极的阴影区，NASA的阿耳特弥斯（Artemis）任务就瞄准了那里。这将使自主着陆软件能够导航并避开可能危及任务的危险，如大石头和巨砾。因此需要尽可能高分辨率的地表地形图模型，因为细节越多越好。"伊纳不规则赤褐色斑块的现有模型（A、C、D）与研究中更详细、更清晰的阴影形状模型（B、E）的对比。资料来源：B.Boatwright，NASA/戈达德太空飞行中心/梅斯研究中心 简化绘图过程然而，精确地图的绘制过程是劳动密集型的，在涉及复杂的光照条件、不准确的阴影解释和处理地形变化时有其局限性。布朗大学的研究人员对"从阴影看形状"技术的改进主要集中在解决这些问题上。学者们在研究报告中概述了如何利用先进的计算机算法将大部分过程自动化，并显著提高模型的分辨率。研究人员说，新软件为月球科学家提供了工具，使他们能够以更快的速度绘制出包含更多细节的月球表面大图。 月球绘图的先进技术波特莱特说："从阴影到形状要求你使用的图像彼此完全对齐，这样一张图像中的特征在另一张图像中的位置就完全相同，这样才能建立起这些信息层，但目前的工具还不能让你随便给它一堆图像，它就能吐出一个完美的产品。我们采用了一种图像对齐算法，它能在一张图像中找出特征，并试图在另一张图像中找到相同的特征，然后将它们对齐，这样你就不必坐在那里手动追踪多张图像中的兴趣点，这需要花费大量的时间和脑力。"研究人员还采用了质量控制算法和额外的过滤器来减少对齐过程中的异常值，这些工具可以确保对齐的图像匹配，并移除对齐效果不佳的图像。通过只选择最终可用的图像，这样可以提高质量，并将精度降低到亚米级分辨率。这样的速度还可以检查更大的表面区域，从而提高这些地图的制作水平。 对比与未来应用研究人员将他们绘制的地图与其他现有地形模型进行比较，寻找月球表面特征的差异或误差，以此评估地图的准确性。他们发现，与传统技术生成的地图相比，利用从阴影到形状的改进方法生成的地图更加精确，能显示月球表面地形更微妙的特征和变化。在这项研究中，研究人员主要使用了月球轨道激光高度计和月球勘测轨道相机的数据，这些数据来自美国宇航局月球勘测轨道器上的仪器。科学家们计划使用他们改进的"从阴影到形状"软件（shape-from-shading）制作月球地图，并希望其他人也能在建模工作中使用该软件。这也是他们使用开源算法制作该工具的原因。 对月球探测的影响曾参与阿波罗计划的布朗大学地质科学教授海德说："这些新的地图产品大大优于我们在阿波罗任务期间的探索规划，它们将极大地改进阿耳特弥斯和机器人任务的任务规划和科学回报。"研究人员希望这一新工具能够提高美国国家航空航天局（NASA）和世界各地航天机构目前对月球科学和探索的兴趣。博特莱特说："让所有人都能使用这类工具，可以获得大量信息。这是一种平等的科学方式"。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：