南极洲最危险的冰川受到来自下方的攻击

气候变化行动 4 27 Thwaites Glacier的前面是一个锯齿状的高耸悬崖。 大卫沃恩/英国南极调查局

飞越南极洲,很难看出有什么大惊小怪的。 就像一个巨大的结婚蛋糕,世界上最大的冰盖上结霜的雪看起来光滑无瑕,美丽而洁白。 雪丘的小漩涡覆盖了表面。

但是当你接近冰盖的边缘时,一种巨大的潜在力量感就会出现。 表面出现裂缝,有时组织得像搓衣板,有时完全混乱的尖顶和山脊,露出下面冰的淡蓝色结晶心脏。

随着飞机飞得更低,这些中断的规模稳步增长。 这些不仅仅是裂缝,而是大到足以吞下一架喷气式客机的峡谷,或者是纪念碑大小的尖顶。 悬崖和眼泪,白色毯子上的裂口出现了,这表明有一种力量可以像一堆撞毁的汽车一样将城市的冰块抛来抛去。 这是一个扭曲、撕裂、扭曲的景观。 一种运动感也出现了,这是地球上没有不结冰的部分无法传达的——整个景观都在运动,似乎对此不太满意。

南极洲是一个由几个大岛组成的大陆,其中一个有澳大利亚那么大,全都埋在一个 10,000英尺厚的冰层. 冰拥有足够的淡水,可以使海平面上升近 200 英尺。

它的冰川一直在运动,但在冰层之下,正在发生变化 深刻的影响 关于冰盖的未来——以及世界各地沿海社区的未来。

破碎、变薄、融化、塌陷

南极洲是我工作的地方。 作为一个 极地科学家 在 20 多次前往非洲大陆的旅行中,我访问了冰盖的大部分区域,携带传感器和气象站,徒步穿越冰川,或测量冰的速度、厚度和结构。

目前,我是美国协调科学家,负责一项关于南极洲最危险冰川的重大国际研究工作——稍后会详细介绍。 我小心翼翼地越过裂缝,小心翼翼地踩在被风吹过的坚硬的蓝色冰面上,在你能想象到的最单调的风景中行驶了几天。

据极地科学所知,在过去几个世纪的大部分时间里,冰盖一直很稳定。 我们跟踪每年有多少冰流出,有多少雪落在上面的能力,可以追溯到 短短几十年, 但我们看到的是一个冰盖 直到 1980 年代才几乎处于平衡状态.

早期,冰层的变化缓慢发生。 冰山会破裂,但冰被新的外流所取代。 几个世纪以来,总降雪量没有太大变化——我们从 看着冰芯 ——总的来说,冰的流动和冰盖的高度似乎如此稳定,以至于南极洲早期冰研究的主要目标是找到一个地方,任何地方,都发生了巨大的变化。 66北通过Unsplash一张冰盖地图,显示冰架上流动速度更快的冰,特别是在南极洲西部边缘附近。


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从上面看到的南极洲地图,大部分是冰盖,显示了冰流冰的速度。 Thwaites Glacier 在左边。 美国宇航局戈达德太空飞行中心科学可视化工作室

但是现在,随着周围的空气和海洋变暖,已经稳定了数千年的南极冰盖区域 正在破碎、变薄、融化,或者在某些情况下 坍塌成一堆. 当冰层的这些边缘做出反应时,它们发出了一个强有力的提醒:即使冰盖的一小部分完全崩塌入海,对世界海岸的影响也将是严重的。

像许多地球科学家一样,我思考地球在我们能看到的部分下方的样子。 对于南极洲来说,这意味着要考虑冰下的景观。 被掩埋的大陆是什么样的——在一个变暖的世界中,岩石地下室如何塑造冰的未来?

可视化冰下的世界

最近的努力 结合来自数百个飞机和地面研究的数据 给了我们一种 冰下大陆的地图。 它揭示了两个截然不同的景观,被跨南极山脉分开。

在南极洲东部,靠近澳大利亚的部分,该大陆崎岖不平,有沟壑, 几个小山脉. 其中一些有高山山谷,被 30 万年前在南极洲形成的第一批冰川切割,当时它的气候类似于阿尔伯塔省或巴塔哥尼亚的气候。 南极洲东部的大部分基岩都位于海平面以上。 这是城市大小的康格冰架坍塌的地方 在异常强烈的热浪中 在3月2022。

气候变化行动3 4 27 在冰层之下,最近的研究已经绘制了南极洲的基岩图,并显示西侧的大部分地区都低于海平面。 床位图2; 弗雷特韦尔 2013

在西南极洲,基岩大不相同,部分更深。 这个区域曾经是海底,大陆被拉长并分裂成更小的块,其间有深海床。 由火山山脉构成的大岛被厚厚的冰层连接在一起。 但这里的冰更温暖,移动得更快。

距今120,000万年前, 这个区域可能是一片开阔的海洋——而且在 过去 2 万年. 这很重要,因为我们今天的气候 快速接近的温度 就像几百万年前的那些。

认识到过去南极西部冰盖已经消失,是全球变暖时代引起高度关注的原因。

大规模撤退的早期阶段

西南极洲的海岸有一大片冰,叫做 斯威特斯冰川. 这是地球上最宽的冰川,宽达 70 英里,流域面积几乎与爱达荷州一样大。

卫星 数据告诉我们 它在 大规模撤退的早期阶段. 地表的高度每年下降多达 3 英尺。 海岸形成了巨大的裂缝,许多大冰山已经漂流。 冰川每年以超过一英里的速度流动,在过去的三十年里,这个速度几乎翻了一番。

二十年的卫星数据显示,思韦茨冰川附近的冰层流失速度最快。 美国国家航空航天局。

这个地区很早就被认为是冰的地方 可能会失去对基岩的控制. 该地区被称为“冰盖的软肋”.

一些 首次测量 使用无线电回声探测的冰层深度表明,南极洲西部中心的基岩低于海平面一英里半。 沿海较浅,山少,地势较高; 但在海岸附近,山脉之间有一个很大的差距。 这是思韦茨冰川与大海的交汇处。

这种模式,在冰盖中心附近堆积较深的冰,而在海岸附近的基岩较浅但仍然很低,是灾难的根源——尽管是一场非常缓慢的灾难。

冰在它自己的重量下流动——这是我们在高中地球科学中学到的东西,但现在考虑一下。 南极洲中心附近有非常高且非常深的冰层,存在着更快流动的巨大潜力。 由于靠近边缘较浅,流动被阻止——当它试图离开时在基岩上研磨,并且在海岸有一个较短的冰柱将其向外挤压。

温暖的水是如何破坏冰川的。

如果冰层后退得足够远,后退的锋线就会从“薄”冰开始—— 仍然有近 3,000 英尺厚 - 向大陆中心更厚的冰。 在后退的边缘,冰会流动得更快,因为现在冰更厚了。 通过更快地流动,冰川将其后面的冰拉下,使其漂浮,导致更多的退缩。 这就是所谓的 正反馈循环 - 撤退导致冰川前部的冰层变厚,使流动更快,导致更多的撤退。

温水:来自下方的攻击

但这次撤退将如何开始? 直到最近,Thwaites 并没有太大的变化,因为它是 首先映射 在 1940 年代。 早期,科学家们认为撤退将是温暖的空气和地表融化的结果。 但是在卫星数据中看到的 Thwaites 变化的原因并不是那么容易从表面上发现。

冰下然而,在冰盖第一次从大陆升起并开始作为浮冰架伸出海洋的那一点上,退缩的原因就很明显了。 在这里,远高于熔点的海水是 侵蚀冰的底部,将其擦除为冰块会消失在一杯水中。

气候变化行动4 4 27
 变暖的水正在到达冰架下方并从下方侵蚀它。 Scambos 等人 2017

每年能够融化多达 50 到 100 英尺的冰的水在这里与冰盖的边缘相遇。 这种侵蚀使冰流动得更快,推动浮冰架。

冰架是阻止冰盖后退的约束力之一。 但是来自陆地冰层的压力是 慢慢打破这个冰板. 就像一块木板在过重的情况下碎裂一样,它正在产生巨大的裂缝。 当它让位时——以及裂缝和流动速度的映射 表明这只是几年之后 – 这将是让冰更快流动的另一个步骤,为反馈回路提供能量。

海平面上升高达 10 英尺

今年从我们的营地回望冰雪覆盖的大陆,是一个发人深省的景象。 一个巨大的冰川,向海岸流动,从地平线延伸到地平线,上升到西南极冰盖的中部。 有一种明显的感觉,冰正在向海岸倾斜。

冰还是冰——不管是什么驱动,它都不会移动得那么快; 但是这个被称为西南极洲的巨大地区可能很快就会开始一个多世纪的衰退,这将增加 高达10英尺 到海平面。 在此过程中,海平面上升的速度将增加数倍,给沿海城市的利益相关者带来巨大挑战。 这几乎是我们所有人。

关于作者谈话

泰德·斯坎博斯, CIRES 高级研究科学家, 科罗拉多大学博尔德分校

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.


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