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南极洲:正在消失的一个大陆

2017-06-30

自然与科技 2017年2期
关键词:冰盖西格南极洲

一项新研究表明:南极洲冰封的边缘正在溶解于日益变暖的海水中,而且在过去的十年里南极冰的消失速度有了显著的增加。通过三组不同的卫星数据,研究人员将有关冰架不断消融的18年记录结合起来,他们发现:在过去的二十年中,南极洲西部的某些冰架在体积上缩小了多达18%。但是研究人员报道说:南极洲东部的情况尚不清楚;尽管那里冰架的体积一直在发生明显的波动,可是他们在过去的二十年的时间里并没有发现明确的体积缩小趋势。

南极冰盖是覆盖南极大陆绝大部分地区的厚厚冰层,其漂浮的边缘由突出到周围海洋中的冰架构成,这些冰架对南极冰盖起到了固定作用,对于“接地部分”的冰起到支撑作用,有助于减缓冰盖中的冰川流入海洋的速度。然而,不断变暖的海水一直在侵蚀这些冰架的底部,使很多地方变得更加单薄,削弱了冰架对冰的支撑能力。这种影响特别明显地出现在南极西部冰盖(WAIS)的部分地区,这些地区长期以来一直被认为是南极大陆上更容易遭受气候变化影响的地区。在过去的几十年里,WAIS的两个区域——阿蒙森海和别林斯高晋海海区,经历了特别严重的冰体消失情况。

南极东部冰盖(EAIS)覆盖面积要大得多,然而这里也容易受到气候变化的影响。一些资料表明:EAIS外围的冰架也可能正在变得单薄起来。2012年发表在《自然》杂志上的一篇研究论文,针对EAIS的变化敲响了警钟。通过2003年至2008年ICESat任务中的卫星数据,研究人员报道说:当时,EAIS的冰架体积正在缩小。特别值得一提的是,那次研究关注了托腾冰架和莫斯科大学冰架体积缩小的情况,而两个冰架支撑着EAIS的一大部分。

然而,加州圣迭戈市斯克里普斯海洋研究所的博士研究生费尔南多·保罗(Fernando Paolo)说:那五年的数据太少了,无法全面确定南极洲许多地区的冰体缩小情况。为了获得目前可以搞到的最完整的图片资料,保罗及同事把三次连续而又有重叠的任务中所搜集的卫星雷达测高数据结合在一起。那三次任务是:欧洲航天局的ERS-1卫星和ERS-2卫星,分别在1991年至2000年和1995年至2011年期间执行任务;欧洲航天局的ENVISAT卫星,于2002年至2012年期间收集了数据。几次任务结合起来,涵盖了跨越近20年的观测资料。

保罗称,时间跨度是个很重要的问题,因为在南极的某些地区,冰的增加和减少一直存在着明显的波动。而有些区域——像阿蒙森海和别林斯高晋海海区,那里的冰体一直都在经历着相当规模的缩小,观测时段的长短可能对结果并不造成影响;但在其他区域情况并非如此,特别是在EAIS地区。保罗说:“这就是长期记录的重大意义所在,这样就能观察到波动现象了。”

即便如此,研究人员不久前在《科学》杂志在线版上所报道的整体情况仍然是严峻的:18年的记录资料显示,整个南极洲大陆上冰架体积缩小的平均速度大大加快了。从1994年到2003年,整个大陆上冰架体积的缩减总量是可以忽略不计的:每年大约缩小25立方千米(±64立方千米)。但是,自从2003年至2012年,冰架体积缩减总量猛增到每年310立方千米(±74立方千米)。这种缩减速度在WAIS地区特别明显,该地区的冰体在过去的十年中缩减速度增加了70%。在热点区域阿蒙森海和别林斯高晋海海区,那里的冰架在不到20年的时间里厚度减少了18%。

然而,保罗称:至于支撑东半部冰盖的托腾冰架和莫斯科大学冰架,情况远远不是那么清晰。“我们还不能满怀信心地说那里的冰架正在变薄或者正在变厚——我们获取的资料很杂乱,非常难以解释。”保罗说,“尽管我们的数据跟先前那项发现一致——在2003年至2008年期间那里的冰架一直在变薄,但是在那五年之前和之后的情况都是有所不同的——那里的冰架变厚了。”

英国伦敦帝国学院冰川学家马丁·西格特(Martin Siegert)说:“这是一项非常重要的研究。这种对冰架厚度的评估要定期进行,以便按时间顺序建立一个数据库,这样才能最终把含有某种趋势的信息从杂乱的资料中分离出来。”但是,西格特又补充道:“确定总体趋势只是问题的一个方面,我们需要把研究结果搞得更加精细一点,即使利用我们建立的时间顺序数据库,也不足以真正地去理解这个系统到底发生了什么情况。”他说:例如,这项新研究发现,在过去的二十年中,托腾冰川在整体融化速度上没有什么变化;尽管如此,不说别的因素,只有了解融化速度在那二十年之内的各个时段所发生的大幅波动,才能确保对该地区的复杂地貌有个更加详细的观察,这样才能预测这个系统在未来会产生怎样的实际变化。

为此,西格特加入一个由科学家组成研究小组,这个小组一直在考察托腾地区的海底地形,这也是解开整个谜团中的一个环节。研究小组在最近发表于《自然-地球科学》杂志上的一篇论文中报道说:该小组在托腾冰川下发现了两道深深的水下沟槽,他们注意到这些沟槽可能会使较为温暖的海水进入冰川底部的通道,促进冰川的融化。但是西格特称:探索地形也只是一部分工作而已,将地形探索与大大改進了的卫星数据相结合,再加上对冰川变化过程、海洋环境和气候条件进行更加全面的领会,这些大概就是我们需要在这些地区开展的工作。

保罗赞同西格特的观点,认为这种新的测量法只是南极冰盖不断发展变化中的部分情况。保罗称,事实上,他们的研究小组做出强调,有必要获取另外的数据来跟踪研究冰盖的变化情况。他表示,为了真正理解南极冰架和冰盖到底发生了什么情况,科学家们不仅需要雷达测高数据,而且还需要不断地对冰架附近和冰架之下的海洋属性进行测量,也需要绘制像西格特研究小组绘制的那种更加精确的水深图。保罗说:“未来该地区对于潜在的干扰会有怎样的反应呢?现在,我们开始以不同的方式对该问题进行思考了。”

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