厄尔尼诺现象导致西南极洲的冰架获得高度但却失去了质量

厄尔尼诺现象导致西南极洲的冰架获得高度但却失去了质量

厄尔尼诺现象以将洪水带到南美并为之作出贡献而闻名 印度尼西亚的野火但是新的研究表明它们也会影响南极洲冰架的高度和质量。

冰架 在陆地上的冰川到达海岸并且冰流到海洋上形成浮动架子的形式。

在厄尔尼诺事件期间,西南极洲周围的许多冰架表面积雪较多,但由于温暖的海水,也会从下面失去更多的冰。

研究发现,总体而言,在厄尔尼诺现象期间,冰架实际上会减少质量,这使得这些事件成为冰架尺寸逐年波动的重要因素。

随着更多“极端”的厄尔尼诺事件 预期 随着全球气温上升,西南极洲的冰架可能会看到高度和质量的较大波动,主要作者告诉Carbon Brief - 除此之外 加速变薄 应对气候变化。

年度波动

周围 四分之三 南极洲的海岸流淌着冰架,溢出到水面上。 它们扮演着“支撑”它们后面陆地上的冰川的重要作用,阻止冰从内部直接流入海洋,从而有助于海平面上升。

这项新的研究,发表在 自然地球科学,重点介绍南极西部的冰架。 这些架子阻挡了非洲大陆上一些融化最快的冰川。

利用涵盖1994和2017的四个任务的卫星数据,研究人员确定了冰架高度和质量从一年到下一年波动的模式。

厄尔尼诺现象导致西南极洲的冰架获得高度但却失去了质量冰架图。 图片来源:加州大学圣地亚哥分校Scripps海洋学研究所Helen Fricker教授。

Carbon Brief采访了第一作者 费尔南多保罗博士秋季会议美国地球物理联盟 上个月。 保罗是博士后学者 美国宇航局的喷气推进实验室美国加州理工学院.

Paolo首先解释说他们的研究只关注冰架的逐年变化 - 而不是一般的下降趋势 西南极洲的冰架很薄 以应对人为造成的变暖。 他告诉Carbon Brief:

“在我们之前的工作中,我们更多地关注趋势。 在这项工作中,我们实际上消除了冰架的趋势,并且对冰架高度的这种年际变化更感兴趣。

Paolo说,该研究发现厄尔尼诺 - 南方涛动(ENSO)与冰架高度和质量的逐年波动之间存在“非常明确的联系”。

厄尔尼诺现象是一种源自太平洋的自然现象。 每隔五年左右,一场风的变化 赤道太平洋 导致转变为比正常的海洋温度更温暖,这已经 连锁影响 天气状况 世界各地。 ENSO也有一个寒冷时期,被称为“拉尼娜”,它使太平洋和 影响天气状况 更广泛。

这些影响扩展到影响南极西部的风力模式。 这源于ENSO如何影响称为Amundsen Sea Low的低压天气系统(翔升),往往坐在西南极海岸。

在厄尔尼诺现象期间,ASL的气压往往较高,而在拉尼娜年份则较低。 保罗解释了这对该地区冰架的影响:

“在厄尔尼诺现象期间,我们降雪量增加,这意味着我们在冰架顶部增加了更多质量。 相同的风力模式也控制着当地的海洋环流。 特别是,它促进温暖的南极深水上涌到大陆架上并将其推到冰架下面。 水比靠近水面的水更温暖。 因此,它促进了基地冰架的融化。“

(大陆架是紧邻陆地周围海床的区域,与其外的大海相比,海洋相对较浅。)

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Paolo说,这意味着有两个相反的过程同时进行,所以接下来要问的问题是:哪一个获胜?

答案是双重的。 一方面,冰架从额外降雪中获得的高度大于从下方损失的冰。 所以在厄尔尼诺现象期间,冰架会变厚。

但是,另一方面,冰架所获得的蓬松雪并不像它失去的固体冰那么致密。 这意味着,整体而言,厄尔尼诺会导致冰架失去质量,Paolo解释道:

“事实证明,海洋消除的质量比降雪能够增加更多 - 只是因为这两个质量变化具有不同的密度。”

因此,在厄尔尼诺事件期间,冰架获得了高度,但是减少了质量。

拉尼娜现象

研究还发现,在拉尼娜事件中发生了相反的情况。 冰架的顶部接收较少的雪,但冰架的底面熔化也会减少质量。 因此,总的来说,南极洲西部的冰架在拉尼娜事件中获得了巨大的成功。

下图说明了这一点。 上图显示了四个卫星任务期间南极西部阿蒙森海地区(蓝线)平均冰架高度的波动。

你可以看到冰架高度如何反映“海洋尼娜指数“在下图中的黑线上。 该指数是ENSO事件的主要指标; 正指数(阴影红色)表示温暖的厄尔尼诺事件,而负指数(阴影蓝色)表示冷酷的拉尼娜事件。

冰架高度的许多高峰出现在厄尔尼诺事件期间 - 以及拉尼娜现象期间的低谷。

厄尔尼诺现象导致西南极洲的冰架获得高度但却失去了质量地图(上图)显示了面向太平洋的南极部分(黑色轮廓)和阿蒙森海域(蓝色)。 下方的黑色水平条表示每个卫星任务的时间段。 上图显示了阿蒙森海地区冰架高度的12月平均运行平均值(蓝线,蓝色虚线的不确定性范围)以及ONI和ASL(红线)的综合指数。 下面的图表显示了ONI,中等到非常强的厄尔尼诺(红色)和拉尼娜(蓝色)由 NOAA。 ONI / ASL和ONI线都滞后于冰架高度图六个月,以便更容易看到类似的模式。 资料来源:Paolo等。 (2018)。

阿蒙森海

该研究表明,ENSO对南极西部阿蒙森海地区冰架的影响最大 - 特别是Dotson和Sulzberger货架 - 但它在该区域外的影响也较小。

Paolo说,考虑到南极的阿蒙森海地区直接面向太平洋,厄尔尼诺现象和拉尼娜现象在那里发展,这并不奇怪。

您可以在下面的地图和图表中看到这一点。 该地图显示了西南极洲的主要冰架。 正方形越大,阴影越暗,ENSO对冰架的影响越大。

地图右侧的图表比较了ENSO的波动与六个冰架(Pine Island,Dotson,Getz,Nickerson,Sulzberger和Ross)的高度变化以及Amundsen Sea地区(“AMU”)的平均值。

与前面的图表一样,您可以看到冰架波动如何主要反映厄尔尼诺和拉尼娜事件的模式。 (请记住,这些图表仅显示冰架高度的逐年变化,并消除了长期下降趋势。)

灰色阴影线选择了20世纪后期的特定时期,其中非常强的厄尔尼诺(1997-98)紧随其后的是延伸的拉尼娜(1998-2001)。 所有六个冰架在厄尔尼诺现象期间都显示出高度增加,并且对随后的拉尼娜现象的反应减少。

厄尔尼诺现象导致西南极洲的冰架获得高度但却失去了质量地图(左)显示了ENSO对冰架高度的影响大小(较大的正方形和较暗的阴影表示较大的影响)。 图表(右图)显示了ONI(顶部图表)的运行平均值和六个冰架Pine Island(PIG),Dotson(DOT),Getz(GET),Nickerson(NIC),Sulzberger(SUL)和Ross(ROS)的高度。 顶部的第二张图表(AMU)显示了Amundsen(AMU)冰架的冰架异常。 ONI滞后冰架高度图六个月,以便更容易看到类似的模式。 资料来源:Paolo等。 (2018)。

气候变暖的世界

随着全球气温升高, 研究表明 极端的厄尔尼诺事件将变得更加频繁 - 甚至在1.5C升温超过工业化前水平的情况下也会翻倍。

Paolo说,这意味着未来西南极洲冰架的高度和质量的短期变化也可能会增加。

“由于我们看到冰架的质量波动 - 并且可能受到厄尔尼诺现象波动的影响 - 然后在未来我们应该会有更高的波动。”

研究得出结论,随着世界持续变暖,科学家项目在冰架上的变化将需要考虑这种增加的可变性。

贝瑟戴维斯博士 - 伦敦大学皇家霍洛威学院自然地理学讲师,他没有参与这项研究 - 强调完全了解影响南极洲冰架收益和损失的重要性。

她告诉Carbon Brief,这项新研究是“一项深思熟虑的原创作品”和“非常有趣”。

“这些因素可能影响未来冰架对气候变化的敏感性,因此理解对冰架表面质量平衡的控制至关重要。”

这篇文章最初出现在 CarbonBrief.org

关于作者

Robert McSweeney是CarbonBrief.org的科学编辑。 他拥有华威大学的机械工程硕士学位和东英吉利大学的气候变化硕士学位。 此前,他曾在咨询公司Atkins从事气候变化项目工作八年。

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