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：

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：

南极2023年破纪录的寒冷与全球变暖形成鲜明对比

南极2023年破纪录的寒冷与全球变暖形成鲜明对比 在对 2023 年深冬几个月的详细研究中，研究人员观察到南极洲广大地区的极端低温。"威斯康星大学麦迪逊分校（UW-Madison）南极气象研究和数据中心的马修-拉扎拉（Matthew A. Lazzara）说："我们的自动气象站（AWS）网络以及该地区的其他地点都观测到了创纪录的低温。"这些阶段的特点是，有人值守的气象站和自动气象站都记录到了创纪录的低温，范围横跨南极洲东部、罗斯冰架、南极洲西部到南极半岛。"罗斯冰架中央的美国南极计划燃料储藏室，位于连接麦克默多站和南极站的南极穿越路旁。图片来源：David Mikolajczyk 于 2023 年 12 月 19 日拍摄的照片中国气象科学研究院恶劣天气国家重点实验室的丁明虎教授补充说："最高点昆仑站录得了有史以来观测到的最低气温-79.4℃，比月平均气温低了约5℃。有趣的是，与此同时，离南极洲相对较近的南美洲也出现了破纪录的高温。"智利的气温飙升至接近 40 摄氏度（104 华氏度），而里约热内卢则打破了有 117 年历史的高温记录。研究人员发现了什么？南极洲是否发出了混杂的气候信息？研究确定了从 2023 年 7 月中旬到 8 月底的四个不同的寒冷阶段。对 500 hPa 位势高度异常的分析表明，2023 年 8 月出现了强烈的负异常。这种中对流层大气环境在观测到的极端低温中发挥了关键作用。研究表明，来自大陆的偏南气流和平静的大气条件都促成了这些寒流。由于气温骤降至零下 50 摄氏度以下，飞往主要研究站的基本飞行作业受到严重影响。这样的温度有可能导致飞机液压失灵和燃料凝固，从而无法进行安全飞行。该研究的通讯作者 David E. Mikolajczyk 说："这些极寒事件是前所未有的，对运营产生了重大影响。了解这些情况有助于我们更好地应对未来南极物流的挑战。"这项由国际科学家团队进行的研究强调了了解导致极端低温的大气环境的重要性。他们的发现对于提高南极作业的安全性和效率至关重要。事件分析主要使用了华盛顿大学麦迪逊分校南极气象研究与数据中心（AMRDC）AWS 项目和恶劣天气国家重点实验室 AWS 项目的 AWS 观测数据。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

南极洲正在发生"制度转变"：新研究揭示了极地气候的根本变化

南极洲正在发生"制度转变"：新研究揭示了极地气候的根本变化 南极海洋-海冰系统可能正在发生根本性变化 - 塔斯马尼亚大学澳大利亚南极计划合作项目的威尔-霍布斯及其同事撰写的一篇论文指出，有证据表明南极海冰的范围可能正在发生"制度转变"。虽然南大洋中的冰对南极气候起着至关重要的作用，例如反射太阳的热量，但自 2006 年以来，夏季海冰范围的变化越来越大，而且与前一个月的海冰而不是通常驱动海冰范围的大气因素更密切相关。作者的统计分析表明，海冰与下方海洋之间的相互作用可能已经发生了根本变化（可能与全球变暖有关），从而导致了这种变化的加剧。霍布斯在 AAPP 的一份新闻稿中说："对科学家来说，最惊人的变化也许是......最近十年的极端波动不能仅用大气层来解释。AAPP 的研究表明，我们所看到的变化海冰从平均状态偏离的程度以及这些偏离持续的时间是由海洋过程控制的。这进一步证明，海洋变化很可能就是近年来发生的一切的秘密所在。"南极比北极吸收更多的能量根据威斯康星大学麦迪逊分校 Hamish D. Prince 和 Tristan S. L'Ecuyer 的一篇新论文，卫星数据显示北极和南极对气温升高的反应存在差异。由于融化的海冰降低了该地区的反射率，两极接收到的太阳能量输入都在增加。这可能会影响两极和温带地区之间的温度梯度，而这正是气候系统的主要驱动力。这项研究发现，尽管冰雪迅速融化，但变暖的北极地区向太空排放的热量几乎与增加的热量相当，使得该地区的净能量失衡基本保持不变。然而，南极并没有向太空释放更多的热能，这意味着太阳辐射正在被那里的气候系统吸收，其方式可能会影响南大洋和大气层以及地球的纬度热平衡。"我们的研究为气候系统的一个基本方面提供了可靠的观测记录。与北冰洋不同的是，北冰洋增加的太阳吸收被热辐射所平衡，而南大洋表面温度对增加吸收不敏感，积累了额外的能量，"普林斯说。"普林斯说："这种反差强烈的两极对减少反照率的反应对全球的影响可能是深远的，但目前还不为人所知。"海冰融化减少了北极的季节性极端天气，尤其是极端寒冷天气第三篇论文由阿拉斯加大学费尔班克斯分校的伊戈尔-波利亚科夫及其同事撰写。论文发现，随着海冰融化暴露出更潮湿的海洋空气，自 1979 年以来，北极地区夏季最高气温和冬季最低气温之间的差异越来越小。作者发现，在整个北极地区，平均地表气温每十年上升约 0.62°C。虽然平均气温有所上升，但自 1979 年以来，夏季高温极端气温降低了 25%，冬季低温极端气温升高了 200%随着北极变暖，预计极端气温将继续降低。波利亚科夫说："我们的研究表明，北极气候系统发生了根本性转变，流动性增强，大气、冰原和海洋之间的联系密切。这种强大的耦合性使得理解该系统的行为变得非常困难，因此有必要在北极气候变化研究中采用多学科方法"。2023 年海冰低温-厄尔尼诺现象，有还是没有？最后，英国的 Till Kuhlbrodt 及其同事在《美国气象学会公报》（BAMS）上发表的一篇论文指出，2023 年北大西洋海面温度创历史新高、南极海冰覆盖面积创历史新低的极端现象，与我们在全球变暖达到 3°C 临界值的世界中可能看到的情况类似。虽然包括厄尔尼诺在内的许多因素被认为是造成去年极端天气的主要原因，但作者认为这些解释可能还不够充分。他们指出，近年来辐射强迫增加的趋势一直很强，而且在厄尔尼诺现象影响最强烈的8到9个月之前，海面温度和海冰极端现象就已经很明显了。蒂尔-库尔布罗特（Till Kuhlbrodt）（雷丁大学）说："去年在北大西洋和南大洋观测到的极端天气之所以如此令人担忧，是因为它们远远超出了我们在过去 40 年中所看到的任何情况。虽然全球升温加速将是一个主要原因，但我们对海洋数据的分析表明，海洋中的制度变化也可能起到至关重要的作用。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

研究发现永冻土塌陷地区因气候变暖而排放的二氧化碳明显多于非塌陷地区

研究发现永冻土塌陷地区因气候变暖而排放的二氧化碳明显多于非塌陷地区 访问：Saily - 使用eSIM实现手机全球数据漫游 安全可靠 源自NordVPN 在高纬度和高海拔地区，气温升高大大加速了永久冻土的融化。大约 20% 的北部永久冻土地区会发生突然融化，即所谓的热冻土，但这一地区含有大约一半的地下有机碳。突然融化会极大地改变地貌以及土壤的物理和生物特性，从而严重影响生态系统内的碳循环。青藏高原的热喀斯特地貌。图片来源：Guanqin Wang以往的研究未能解决气候变暖对土壤二氧化碳通量的影响在热卡岩地区和非热卡岩地区是否存在差异的问题。为了填补这一知识空白，中国科学院植物研究所杨元合教授及其团队探索了热卡岩的形成如何改变土壤对气候变暖的响应。他们的研究采用了多种方法，包括在热喀斯特地区和非热喀斯特地区进行的重复性良好的升温实验。他们发现，恒温喀斯特地区的气候变暖引起的二氧化碳释放率是非恒温喀斯特地区的约 5.5 倍。研究小组分析了 30 多个可能影响气候变暖导致二氧化碳释放增加的潜在因素。他们得出的结论是，温带沼泽地区的反应增强主要是由于土壤基质质量较差，以及存在较多参与分解有机碳的微生物基因。对沿 550 千米永久冻土带的六个受热卡斯特影响地点的土壤进行的其他培养实验也证实，热卡斯特的形成大大提高了二氧化碳释放的温度敏感性，突出表明了这些土壤对气候变暖的强烈反应。杨教授强调了他们研究结果的广泛意义，他说："作为对其全球重要性的初步探索，将土壤二氧化碳通量的变暖响应推断到北半球所有高地热卡地区，可能会有额外的0.4 Pg C 年-1的土壤碳释放，这大约是预计到 21 世纪末永久冻土土壤碳损失的四分之一。这项研究不仅揭示了永久冻土对气候变暖的动态反应，而且有助于完善对未来永久冻土碳-气候反馈机制的预测。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

全球变暖的新威胁：北极永久冻土的“碳炸弹”

全球变暖的新威胁：北极永久冻土的“碳炸弹” 但是，永久冻土也是一个日益脆弱的大量碳库。根据研究人员的计算，随着气候变化对北极永久冻土层的削弱，全球每升温 1.8华氏度（1摄氏度），随着极地水道的扩张和融化土壤的搅动，释放的碳相当于 3500 万辆汽车一年排放的碳量。景观动态与研究动机第一作者 Joanmarie Del Vecchio 作为达特茅斯大学的 Neukom 博士后研究员领导了这项研究，她的顾问和研究共同作者是地球科学助理教授 Marisa Palucis 和工程学教授 Colin Meyer。Del Vecchio 说："我们从根本上理解了物理学，但当事物开始冻结和解冻时，很难预测哪一方会获胜。如果山坡赢了，它们就会掩埋土壤中的碳。但如果气候变暖，河道突然开始获胜，我们就会看到大量的碳被释放到大气中。这很可能会形成变暖的反馈回路，导致释放更多的温室气体。"达特茅斯大学的研究人员试图了解为什么北极流域的河流面积往往小于气候温暖地区的流域。第一作者 Joanmarie Del Vecchio（如图）在阿拉斯加进行实地考察时，从河边的工作地点徒步上山，看到陡峭的山坡上没有河流或溪流，于是萌生了这项研究的想法。图片来源：Mulu Fratkin研究人员试图了解为什么北极流域（河流及其相连水道的总排水面积）的河流面积往往小于气候温暖地区的流域，因为气候温暖地区的流域可能拥有遍布地表的大量支流。Del Vecchio 现在是达特茅斯大学的访问学者和威廉与玛丽学院的助理教授，她于 2019 年在阿拉斯加进行实地考察时萌生了这项研究的想法。她从河边的工作地点徒步上山，看到的是没有河流或溪流阻隔的陡峭山坡。Del Vecchio 说："似乎是山坡赢了，水道输了。我们想测试是否是温度塑造了这一地貌。我们很幸运，在过去几年中获得了大量的地表和数字高程数据。几年前我们不可能完成这项研究。"研究结果与分析研究人员利用卫星和气候数据研究了北半球从北回归线上方到北极的 69000 多个流域的深度、地形和土壤条件。他们测量了每条河流的河道网络在其流域内所占的土地比例，以及河谷的陡峭程度。在分析的流域中，有 47% 是由永久冻土形成的。与温带流域相比，这些流域的河谷更深、更陡，河道所占的周围地形面积减少了约 20%。研究人员报告说，尽管冰川历史、背景地形陡峭程度、年降水量和其他因素存在差异，但这些相似之处都会影响水和土地的推拉作用。北极流域的形成有一个共同点永久冻土。Del Vecchio 说："无论如何，河道更大、更丰富的地区都更温暖，平均气温更高，永久冻土更少。在有永久冻土的地区需要更多的水来开凿山谷。"研究显示，永久冻土限制了北极河流的足迹，也使其能够在冰冻的土地中储存大量的碳。为了估算这些流域因气候变化而释放出的碳量，研究人员将永久冻土中储存的碳量与地面解冻和北极河流蔓延时冲刷造成的土壤侵蚀量结合起来。气候变化影响与未来关切研究表明，北极地区的温度已经比工业化前水平升高了3.6华氏度（2摄氏度）以上，也就是大约自1850年以来。她说，据科学家估计，如果目前的温室气体排放得到控制，到2100年，北极永久冻土的逐渐解冻可能会释放出220亿至4320亿吨二氧化碳，如果不这样做，则会释放出高达5500亿吨二氧化碳。据国际能源机构估计，2022 年的能源消耗向大气中排放的二氧化碳超过 360 亿吨，创历史新高。Palucis说，北极适应寒冷的时间太长了，以至于科学家们几乎不知道，如果永久冻土加速融化，会释放出多少碳，或者碳释放的速度有多快，他的研究小组将北极作为火星的替身，研究红色星球的表面过程。他的研究小组将北极作为火星的替身，研究红色星球的地表过程。虽然北极在过去经历过变暖，但可怕的是现在变暖的速度如此之快。地貌必须迅速做出反应，这可能会造成创伤。在一次北极研究旅行中，她看到一块小楼大小的基岩从悬崖上断裂。造成断裂的罪魁祸首是渗入岩石并使其变得脆弱的小股水流。这是一种适应寒冷条件的地貌，因此当你改变它时，即使是少量的水流通过岩石，也足以引起实质性的变化。她说："我们对北极地貌的了解或多或少与 100 年前对温带地貌的了解相同。这项研究迈出了重要的第一步，表明我们对温带流域的模型和理论无法应用于极地地区。在了解这些地貌方面，这是一扇全新的大门。"从北极地区采集的沉积物岩芯显示，大约1万年前有大量的土壤径流和碳沉积，这表明当时的北极地区要比现在温暖得多。如今，宾夕法尼亚州和美国大西洋中部等地区位于冰河时期冰川最远的南面，预示着现代北极地区的未来。Del Vecchio 说："我们有一些过去的证据表明，当气候变暖时，大量沉积物被释放到海洋中。现在，我们的论文提供了一个快照，显示随着气候变暖，北极会有更多的水道。但这一切都不等于说，'这就是当你把一个寒冷的地貌迅速升温时会发生的事情'，我不认为我们知道它会如何变化"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：