厄爾尼諾現象導致西南極洲的冰架獲得高度但卻失去了質量

厄爾尼諾現象導致西南極洲的冰架獲得高度但卻失去了質量

厄爾尼諾現像以將洪水帶到南美並為之作出貢獻而聞名 印度尼西亞的野火但是新的研究表明它們也會影響南極洲冰架的高度和質量。

冰架 在陸地上的冰川到達海岸並且冰流到海洋上形成浮動架子的形式。

在厄爾尼諾事件期間,西南極洲周圍的許多冰架表面積雪較多,但由於溫暖的海水,也會從下面失去更多的冰。

研究發現,總體而言,在厄爾尼諾現象期間,冰架實際上會減少質量,這使得這些事件成為冰架尺寸逐年波動的重要因素。

隨著更多“極端”的厄爾尼諾事件 預期 隨著全球氣溫上升,西南極洲的冰架可能會看到高度和質量的較大波動,主要作者告訴Carbon Brief - 除此之外 加速變薄 應對氣候變化。

年度波動

圍繞 四分之三 南極洲的海岸流淌著冰架,溢出到水面上。 它們扮演著“支撐”它們後面陸地上的冰川的重要作用,阻止冰從內部直接流入海洋,從而有助於海平面上升。

這項新的研究,發表在 自然地球科學,重點介紹南極西部的冰架。 這些架子阻擋了非洲大陸上一些融化最快的冰川。

利用涵蓋1994和2017的四個任務的衛星數據,研究人員確定了冰架高度和質量從一年到下一年波動的模式。

厄爾尼諾現象導致西南極洲的冰架獲得高度但卻失去了質量冰架圖。 圖片來源:加州大學聖地亞哥分校Scripps海洋學研究所Helen Fricker教授。

Carbon Brief採訪了第一作者 費爾南多保羅博士秋季會議美國地球物理聯合會 上個月。 保羅是博士後學者 美國宇航局噴氣推進實驗室加州理工學院.

Paolo首先解釋說他們的研究只關注冰架的逐年變化 - 而不是一般的下降趨勢 西南極洲的冰架很薄 以應對人為造成的變暖。 他告訴Carbon Brief:

“在我們之前的工作中,我們更多地關注趨勢。 在這項工作中,我們實際上消除了冰架的趨勢,並且對冰架高度的這種年際變化更感興趣。

Paolo說,該研究發現厄爾尼諾 - 南方濤動(ENSO)與冰架高度和質量的逐年波動之間存在“非常明確的聯繫”。

厄爾尼諾現像是一種源自太平洋的自然現象。 每隔五年左右,一場風的變化 赤道太平洋 導致轉變為比正常的海洋溫度更溫暖,這已經 連鎖影響 天氣狀況 世界各地。 ENSO也有一個寒冷時期,被稱為“拉尼娜”,它使太平洋和 影響天氣狀況 更加廣泛。

這些影響擴展到影響南極西部的風力模式。 這源於ENSO如何影響稱為Amundsen Sea Low的低壓天氣系統(翔昇),往往坐在西南極海岸。

在厄爾尼諾現象期間,ASL的氣壓往往較高,而在拉尼娜年份則較低。 保羅解釋了這對該地區冰架的影響:

“在厄爾尼諾現象期間,我們降雪量增加,這意味著我們在冰架頂部增加了更多質量。 相同的風力模式也控制著當地的海洋環流。 特別是,它促進溫暖的南極深水上湧到大陸架上並將其推到冰架下面。 水比靠近水面的水更溫暖。 因此,它促進了基地冰架的融化。“

(大陸架是緊鄰陸地周圍海床的區域,與其外的大海相比,海洋相對較淺。)

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Paolo說,這意味著有兩個相反的過程同時進行,所以接下來要問的問題是:哪一個獲勝?

答案是雙重的。 一方面,冰架從額外降雪中獲得的高度大於從下方損失的冰。 所以在厄爾尼諾現象期間,冰架會變厚。

但是,另一方面,冰架所獲得的蓬鬆雪並不像它失去的固體冰那麼緻密。 這意味著,整體而言,厄爾尼諾會導致冰架失去質量,Paolo解釋道:

“事實證明,海洋消除的質量比降雪能夠增加更多 - 只是因為這兩個質量變化具有不同的密度。”

因此,在厄爾尼諾事件期間,冰架獲得了高度,但是減少了質量。

拉尼娜

研究還發現,在拉尼娜事件中發生了相反的情況。 冰架的頂部接收較少的雪,但冰架的底面熔化也會減少質量。 因此,總的來說,南極洲西部的冰架在拉尼娜事件中獲得了巨大的成功。

下圖說明了這一點。 上圖顯示了四個衛星任務期間南極西部阿蒙森海地區(藍線)平均冰架高度的波動。

你可以看到冰架高度如何反映“海洋尼娜指數“在下圖中的黑線上。 該指數是ENSO事件的主要指標; 正指數(陰影紅色)表示溫暖的厄爾尼諾事件,而負指數(陰影藍色)表示冷酷的拉尼娜事件。

冰架高度的許多高峰出現在厄爾尼諾事件期間 - 以及拉尼娜現象期間的低谷。

厄爾尼諾現象導致西南極洲的冰架獲得高度但卻失去了質量地圖(上圖)顯示了面向太平洋的南極部分(黑色輪廓)和阿蒙森海域(藍色)。 下方的黑色水平條表示每個衛星任務的時間段。 上圖顯示了阿蒙森海地區冰架高度的12月平均運行平均值(藍線,藍色虛線的不確定性範圍)以及ONI和ASL(紅線)的綜合指數。 下面的圖表顯示了ONI,中等到非常強的厄爾尼諾(紅色)和拉尼娜(藍色)由 NOAA。 ONI / ASL和ONI線都滯後於冰架高度圖六個月,以便更容易看到類似的模式。 資料來源:Paolo等。 (2018)。

阿蒙森海

該研究表明,ENSO對南極西部阿蒙森海地區冰架的影響最大 - 特別是Dotson和Sulzberger貨架 - 但它在該區域外的影響也較小。

Paolo說,考慮到南極的阿蒙森海地區直接面向太平洋,厄爾尼諾現象和拉尼娜現像在那裡發展,這並不奇怪。

您可以在下面的地圖和圖表中看到這一點。 該地圖顯示了西南極洲的主要冰架。 正方形越大,陰影越暗,ENSO對冰架的影響越大。

地圖右側的圖表比較了ENSO的波動與六個冰架(Pine Island,Dotson,Getz,Nickerson,Sulzberger和Ross)的高度變化以及Amundsen Sea地區(“AMU”)的平均值。

與前面的圖表一樣,您可以看到冰架波動如何主要反映厄爾尼諾和拉尼娜事件的模式。 (請記住,這些圖表僅顯示冰架高度的逐年變化,並消除了長期下降趨勢。)

灰色陰影線選擇了20世紀後期的特定時期,其中非常強的厄爾尼諾(1997-98)緊隨其後的是延伸的拉尼娜(1998-2001)。 所有六個冰架在厄爾尼諾現象期間都顯示出高度增加,並且對隨後的拉尼娜現象的反應減少。

厄爾尼諾現象導致西南極洲的冰架獲得高度但卻失去了質量地圖(左)顯示了ENSO對冰架高度的影響大小(較大的正方形和較暗的陰影表示較大的影響)。 圖表(右圖)顯示了ONI(頂部圖表)的運行平均值和六個冰架Pine Island(PIG),Dotson(DOT),Getz(GET),Nickerson(NIC),Sulzberger(SUL)和Ross(ROS)的高度。 頂部的第二張圖表(AMU)顯示了Amundsen(AMU)冰架的冰架異常。 ONI滯後冰架高度圖六個月,以便更容易看到類似的模式。 資料來源:Paolo等。 (2018)。

氣候變暖的世界

隨著全球氣溫升高, 研究表明 極端的厄爾尼諾事件將變得更加頻繁 - 甚至在1.5C升溫超過工業化前水平的情況下也會翻倍。

Paolo說,這意味著未來西南極洲冰架的高度和質量的短期變化也可能會增加。

“由於我們看到冰架的質量波動 - 並且可能受到厄爾尼諾現象波動的影響 - 然後在未來我們應該會有更高的波動。”

研究得出結論,隨著世界持續變暖,科學家項目在冰架上的變化將需要考慮這種增加的可變性。

貝瑟戴維斯博士 - 倫敦大學皇家霍洛威學院自然地理學講師,他沒有參與這項研究 - 強調完全了解影響南極洲冰架收益和損失的重要性。

她告訴Carbon Brief,這項新研究是“一項深思熟慮的原創作品”和“非常有趣”。

“這些因素可能影響未來冰架對氣候變化的敏感性,因此理解對冰架表面質量平衡的控制至關重要。”

這篇文章最初出現在 CarbonBrief.org

關於作者

Robert McSweeney是CarbonBrief.org的科學編輯。 他擁有華威大學的機械工程碩士學位和東英吉利大學的氣候變化碩士學位。 此前,他曾在諮詢公司Atkins從事氣候變化項目工作八年。

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