科学家发现南极冰架融化的一个新原因：小型海洋涡旋

科学家发现南极冰架融化的一个新原因：小型海洋涡旋研究船NathanielBPalmer号行驶在南极洲的Thwaites冰架之间斯韦特冰架是南极洲西部最大的冰架之一，它支撑着斯韦特冰川的东侧，在过去的20年里，斯韦特冰川一直在快速退缩，是南极冰川中对全球海平面上升贡献最大的冰架。南极洲的Thwaites冰架Thwaites冰架在最近几十年里也明显变薄和减弱,研究人员利用安装在Thwaites冰架下面的传感器收集的独特数据集观察到，在2020年1月至2021年3月期间，冰架下面的浅层海洋明显变暖。这种变暖的大部分是由源自更东边的松岛冰架的大量冰川融水的水域推动的，这些融水流入了特怀茨冰架下面的区域。研究人员在Thwaites冰架上钻井，在下面安装监测传感器当海洋融化冰架底部时，冰川融水与盐水混合，可以形成一个比周围水域更温暖的浮力水层。这种更轻、相对更新鲜、更温暖的水带来的热量融化了斯怀特冰架的底部。主要作者、英格兰大学海洋和大气科学中心的TiagoDotto博士说。"我们已经确定了另一个可能影响冰架稳定性的过程，揭示了当地海洋循环和海冰的重要性。环极深水，南极水域的一个温暖品种，是融化冰架底部的一个关键角色。然而，在这项研究中，我们表明，一个冰架下面浅层的大量热量可以由来自附近其他融化的冰架的水提供。因此，发生在一个冰架上的事情，可以影响到邻近的冰架，以此类推。这个过程对于像阿蒙森海这样的冰架高度融化的地区很重要，因为一个冰架紧挨着另一个冰架，一个冰架的热量输出可以通过海洋循环到达下一个冰架。"Dotto博士补充说："这些大气-海洋-冰-海洋的相互作用是很重要的，因为它们可以延长冰架下的温暖期，让温暖和富含融水的水进入邻近的冰架空洞。南极洲周围其他地区可能存在的环流也可能导致更多的冰架容易出现与长期温暖条件相关的强烈的基底融化，并因此进一步导致全球海平面上升。"研究人员在Thwaites冰架上竖起一个带有大气传感器的监测塔2020年1月，来自美国的同事在冰上钻孔，安装了监测温度、盐度和Thwaites冰架下面的洋流的传感器。在一年多的时间里，这些传感器通过卫星发送用于识别海洋变化的数据，例如温度和融水含量如何变化。根据这些观察，研究人员怀疑过量的热量不可能来自于特怀兹冰架的局部，因为他们在安装传感器的地方没有看到强烈的融化现象。通过将这些信息与计算机模拟相结合来确定这些热量的来源，他们发现离开松岛冰架的水可以进入斯怀特冰架下面的区域。研究人员使用模型模拟和附着在海豹身上的标签所收集的数据，确定了解释这些水如何进入斯怀茨冰架的机制。它们都表明，在冬季，斯怀兹冰架附近的一个旋涡会减弱，这使得更多的热量可以到达冰架下面的浅水区。卫星图像还显示，2020/2021年的南半球夏季是不寻常的，因为它在特怀兹冰架附近的地区有高度集中的海冰。根据模拟结果和以前的研究，研究小组假设，旋涡更加薄弱，因此来自邻近冰架的过量融水无法被海流移出该地区，而是进入了特怀兹冰架。这更加降低了这一旋涡的强度，使冰架下的冰川融水浓度更高，从而使水流入冰架。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1341999.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1341999.htm

科学家终于能够解释南极海冰上存在巨大洞穴的原因

科学家终于能够解释南极海冰上存在巨大洞穴的原因研究人员现在知道了为什么南极洲的MaudRise冰间湖在2016年和2017年从几乎看不到海冰到变得和瑞士一样大的原因。图为MaudRise冰间湖及其周围海冰浓度的数据图像。图片来源：BirteGülk2024年5月1日，发表在《科学进展》（ScienceAdvances）上的一项研究揭示了科学家们一直无法理解的一个关键过程，即这种被称为"聚能区"（polynya）的开口是如何形成并持续数周的。由南安普敦大学、哥德堡大学和加州大学圣地亚哥分校的研究人员组成的研究小组研究了MaudRise冰间湖-因其生长在威德尔海的水下山状地貌上而得名。他们发现，风、洋流和海底独特的地理环境之间复杂的相互作用，将热量和盐分输送到海面上，从而产生了这种现象。在南极洲，冬季海洋表面结冰，海冰覆盖面积约为美国大陆面积的两倍。在沿海地区，海冰每年都会出现裂口。在这里，沿海强风吹离大陆，将冰层推开，露出下面的海水。在离海岸几百公里远、水深几千米的开阔海域，海冰上形成的多旋回要罕见得多。美国国家航空航天局卫星拍摄的MaudRise冰间湖。当暖水被洋流带到海面上时，开阔大洋上的海冰就会形成多水层。资料来源：美国宇航局地球观测站领导这项研究的南安普敦大学博士后研究员阿迪提亚-纳拉亚南（AdityaNarayanan）说："MaudRise冰间湖是在20世纪70年代发现的，当时首次发射了可以观测南大洋海冰的遥感卫星。从1974年到1976年，它连续出现了几个冬天，当时的海洋学家认为这是每年都会出现的现象。但自20世纪70年代以来，它只是偶尔出现，而且间隔时间很短。""2017年是自上世纪70年代以来，我们第一次在威德尔海出现如此大面积和长寿的冰间湖"。2016年和2017年期间，环绕威德尔海的大型环形洋流变得更加强劲。其后果之一是，深层的暖咸水上升，使盐分和热量更容易垂直混合进入表层海水。这项研究的共同作者、哥德堡大学物理海洋学教授法比安-罗凯（FabienRoquet）说："这种上升流有助于解释海冰是如何融化的。但是，海冰融化会导致表层水变清，这反过来又会阻止混合。因此，必须有另一个过程才能使冰间湖持续存在。必须有额外的盐分从某个地方输入。"研究人员利用遥感海冰地图、自主浮标和标记的海洋哺乳动物的观测数据，以及海洋状态的计算模型。他们发现，当威德尔海海流围绕冰间湖起流动时，湍流漩涡将盐分带到海山顶部。从这里开始，一种叫做"埃克曼迁移"的过程帮助将盐分迁移到了MaudRise的北侧，也就是多岩层最初形成的地方。埃克曼漂移是指水流与上方的风向成90度角移动，从而影响洋流。合著者、南安普顿大学的阿尔贝托-纳维拉-加拉巴托教授说："埃克曼输运是增加盐分平衡、维持盐分和热量向地表水混合所必需的重要因素。"这项研究的另一位合著者、加州大学圣地亚哥分校的萨拉-吉尔教授说："多旋回带形成后，其印记会在水中保留多年。它们会改变水的流动方式以及洋流将热量带向大陆的方式。在这里形成的浓密水域可以遍布全球海洋。"MaudRise冰间湖形成的一些过程，如深层咸水上涌，也在推动南大洋海冰的普遍减少。吉尔教授补充说："自20世纪70年代开始观测以来，南大洋海冰首次出现了负增长趋势，这一趋势始于2016年左右。在此之前，它一直保持一定程度的稳定。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429652.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1429652.htm

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（BertieMiles）和罗伯特-宾汉姆（RobertBingham）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：BertieW.J.Miles和RobertG.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RobertG.Bingham，2024年2月21日，《自然》。DOI:10.1038/s41586-024-07049-0编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422007.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422007.htm

南极冰川的突然坍塌令科学家感到惊讶

南极冰川的突然坍塌令科学家感到惊讶由冰川学家本杰明-沃利斯（BenjaminWallis）领导的一项最新研究揭示了南极卡德曼冰川令人担忧的不稳定性。这凸显了对海洋进行广泛监测的迫切需要，并引发了人们对其他冰川可能面临类似快速变化的担忧。上图描述了南极半岛多山和冰冷的海岸线。图片来源：安娜-霍格教授2018年11月至2021年5月间，冰川后退了8公里，因为冰川末端的冰架--冰延伸入海并固定在海底的所谓接地带坍塌了。冰架起到了支撑作用，减缓了冰川向大海的移动。科学家们认为，在温暖海水的包围下，冰架变薄，失去了接地作用，冰架不再能够阻挡冰川。结果，冰川的流动速度迅速加快，速度翻了一番，通过一种被称为冰山崩裂的过程，冰山以冰山的形式排入大海的数量也随之增加。沃利斯说："我们惊讶地发现，卡德曼冰川从一个表面上稳定的冰川突然恶化并出现大量冰块流失的速度之快。"冰架崩塌前后的卡德曼冰川。左边的图片拍摄于2017年，显示的是冰架。右图为本月拍摄的照片，显示了冰架的消失。图片来源：欧盟委员会、欧洲航天局、哥白尼哨兵-2数据、本杰明-沃利斯"同样令人好奇的是，南极半岛西部这一部分的邻近冰川并没有以同样的方式做出反应，这可能为我们更好地预测气候变化将如何继续影响这一重要而敏感的极地地区提供了重要的借鉴。我们的研究汇集了来自三十年、九个不同卫星任务和现场海洋测量的数据，以了解南极洲发生的变化。这表明，利用各种传感器对地球极地地区进行长期监测是多么重要，这些传感器都能告诉我们不同的情况。"据科学家们称，卡德曼冰川目前正处于"严重的动态失衡"状态。冰川上的冰不断变薄，海拔以每年约20米的速度下降。这相当于每年损失一栋五层楼的高度。每年约有21.6亿吨冰从卡德曼冰川流入海洋。研究人员在科学杂志《自然-通讯》（NatureCommunications）上发表了他们的分析报告--《海洋变暖推动南极半岛西部海洋末端冰川的快速动态激活》（Oceanwarmingdrivesrapiddynamicactivationofmarine-terminatingglacieronthewestAntarcticPeninsula）。从高空俯瞰南极半岛的山脉和冰川。南极洲的海洋末端冰川。图片显示了南极洲，但未显示卡德曼冰川。图片来源：安娜-霍格教授卡德曼冰川为何变得如此不稳定？据信，2018/19年初南极半岛西部周围异常高的海水温度引发了卡德曼冰川系统的快速动态变化。通过分析历史卫星数据，科学家们认为，从21世纪初开始，可能从20世纪70年代开始，较暖的海水逐渐使冰川的冰架变薄。南极洲冰川的临海洋末端。资料来源：安娜-霍格教授温度较高的水并没有被带到海洋表面，而是被带到了水体深处。这些较暖的水可能到达了冰架所在的海底。其结果是冰架开始自下而上地融化。在2018/19年，冰架非常薄，以至于脱离了接地带，开始漂浮，实际上是滑锚，使卡德曼冰川能够将更多的冰排入海中。但科学小组仍然面临着一个大问题。为什么卡德曼冰川会坍塌，而邻近的丰克冰川和勒弗冰川却保持相对稳定？海底山脊保护了一些冰川通过分析海底海洋学数据，他们认为在200米和230米深处有一系列被称为海脊或山脊的海底岩石结构，它们起到了防御屏障的作用，使较暖的海水通道偏离冰川。不过他们警告说，海洋变暖可能会削弱海脊保护一些冰川的能力。论文作者之一、英国南极调查局的迈克尔-梅雷迪思（MichaelMeredith）教授说："一段时间以来，我们已经知道南极洲周围的海洋正在迅速变暖，这对冰川和冰盖构成了重大威胁，并将导致全球海平面上升。这项新研究表明，表面上稳定的冰川可能会迅速发生变化，几乎在毫无征兆的情况下变得不稳定，然后变薄并强烈后退。这强调了在南极洲周围建立一个全面的海洋观测网络的必要性，尤其是在靠近冰川的地区，因为这些地区特别难以进行测量"。研究人员在论文中写道，发生在卡德曼冰川上的事情可以被视为"冰川学临界点"的一个例子。"冰川学临界点"是指一个处于稳定状态的系统会根据环境参数的变化而采取一种或两种路径。2018年，异常温暖的海水到来，导致冰架脱离地面，从而达到了一个临界点。达到这个临界点导致卡德曼冰川在13个月内冰排增加了28%。研究人员说，由于海底地质的原因，南极半岛上的其他冰川可能也容易受到类似突变的影响。参考文献"BenjaminJ.Wallis、AnnaE.Hogg、MichaelP.Meredith、RomillyClose、DominicHardy、MalcolmMcMillan、JanWuite、ThomasNagler和CarlosMoffat所著《海洋变暖推动南极半岛西部海洋末端冰川的快速动态激活》，2023年11月28日，《自然-通讯》。DOI:10.1038/s41467-023-42970-4编译来源:Scitechdaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1402169.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1402169.htm