根據一項新的研究，南極冰層中隱藏的不穩定性可能加速其流入海洋並以比以前預期更快的速度推高海平面。

消失的北極冰川和山地冰川的圖像令人震驚，但它們對海平面上升的潛在貢獻與南極洲的不相匹配，即使南部冰層的退縮不那麼引人注目。

美國國家科學基金會（National Science Foundation）的數據顯示，在過去六年中，五個密切觀察到的南極冰川的冰損率增加了一倍。 研究人員為這項新研究建模的至少一個Thwaites Glacier可能面臨這種不穩定的危險，這種不穩定的過程會迅速將冰推入海洋。

Thwaites Glacier的一部分崩潰進入海洋。 它是冰川正常生活的一部分，但冰川流入一些南極冰川的海洋的速度明顯加快，引起了人們的關注。 （圖片來源：OIB Jeremy Harbeck / NASA）

南極洲的未來前景不明朗

由於不可預測的氣候波動和對更多數據的需求，未來50到800年冰川的冰量將無法準確預測。 但研究人員已經通過精確的計算將不穩定因素納入了Thwaites的500冰流模擬中。

這些情景彼此強烈分歧，但共同指出最終引發的不穩定因素。 即使全球變暖後來停止，不穩定也會在未來幾個世紀以極快的速度將冰推向海上。

而且，如果由於海洋變暖導致的冰融化不會比現在變得更糟。 該研究採用了當前的冰融化率，因為研究人員對不穩定因素本身感興趣。

Thwaites Glacier的外緣。 隨著冰川流入海洋，它變成了海冰並抬高了海平面。 Thwaites Glacier冰流速度特別快，一些研究人員認為它可能已經陷入不穩定狀態或接近這一點，儘管尚未確定。 （圖片來源：James Yungel / NASA）

“如果你觸發這種不穩定性，你不需要通過提高溫度來繼續強製冰蓋。 佐治亞理工學院地球與大氣科學學院的助理教授亞歷克斯·羅伯爾（Alex Robel）領導了這項研究，他說，它將繼續獨立，這就是擔憂。 “在這個轉折點之後，氣候變化仍然很重要，因為它們將決定冰的移動速度。”

“在達到臨界點後，Thwaites Glacier可能會在150年間失去所有的冰。 這將使海平面上升約半米（1.64英尺），“NASA噴氣推進實驗室科學家Helene Seroussi說，他參與了這項研究。 相比之下，目前的海平面高於全球變暖前的水平20厘米（接近8英寸），並被歸咎於增加沿海洪水。

該研究還表明，不穩定性使預測更加不確定，導致情景的廣泛傳播。 這尤其與工程對抗洪水危險的挑戰有關。

“你想要設計關鍵的基礎設施，以抵禦一百年後潛在的海平面上限，”羅伯爾說。 “這可能意味著建造你的水處理廠和核反應堆，以應對絕對最糟糕的情況，這可能只是Thwaites Glacier海平面上升兩三英尺，所以這是一個巨大的差異。”

為什麼南極冰是海平面上升的主要驅動力？

北極海冰已經漂浮在水中。 您可能知道冰山質量的90百分比在水下，當冰融化時，體積縮小，導致海平面沒有變化。

但是當冰塊長期被陸地支撐，如山地冰川融化時，最終在海洋中的水增加了海平面。 南極洲擁有最多的陸地支持的冰，即使大部分土地是海底僅僅佔據冰塊的一部分，而水佔據了冰的一部分。 此外，南極洲是一個冰巨頭。

“南極冰蓋的冰量幾乎是格陵蘭冰蓋的8倍，而50的冰量是世界上所有山地冰川的10倍，”羅伯爾說。

南極冰蓋對全球海平面的貢獻，1992對2017的變化。 （圖片來源：IMBIE / NASA / ESA）

冰冷'不穩定'

冰蓋擱置在海底和水面延伸之間的界線稱為接地線。 在接地線後面的冰層下面的基岩向下傾斜的地方，隨著它向內陸移動而加深，不穩定性可以發揮作用。

在較深的床上，冰的移動速度更快，因為水可以讓它更加提升。 此外，溫暖的海水淹沒了冰的底部，為海洋增加了一點水。 更重要的是，空心上方的冰層失去了陸地接觸並更快地流入大海。

“一旦冰層越過接地線並且只是越過水面，它就會對海平面產生影響，因為浮力使得它比以前更多，”羅伯爾說。 “冰流入浮冰架，融化或脫落成冰山。”

“這個過程變得自我延續，”Seroussi說，並描述了為什麼它被稱為“不穩定”。

借用物理學

研究人員借用統計物理學中的數學計算了當外部力量（如溫度變化）作用於物理系統時，隨機變量對物理系統中的可預測性所起的作用。 他們將數學應用於模擬Thwaite Glacier等海洋冰川未來可能的命運。

他們發現了一個令人驚訝的發現。 通常情況下，當氣候條件強烈波動時，南極冰層會對這種影響產生不利影響。 冰流可能會逐漸增加，但不會大幅增加，但不穩定性會在模擬中產生相反的效果。

“系統沒有抑制波動，它實際上放大了它們。 它增加了快速失冰的可能性，“羅伯爾說。

“快速”有多快？

該研究的時間尺度是幾個世紀，這在海平面研究中很常見。 在模擬中，Thwaites Glacier巨大的冰損失在600年後開始，但它可能更快到來。

“它可能發生在下一個200到600年。 這取決於冰下的基岩地形，我們還不太了解它，“Seroussi說。

到目前為止，南極洲和格陵蘭島已經失去了一小部分冰，但海岸線基礎設施已經面臨潮汐洪水和風暴潮增加的挑戰。 科學家預計，到本世紀末，海平面將上升2英尺。

據史密森尼學會（Smithsonian Institution）的數據顯示，直到2,000s晚期大約1800年，海平面保持穩定，然後開始攀升。 自1990以來，海平面上升的年增長率大約翻了一番。

來自華盛頓大學的Gerard Roe是該研究的合著者，該研究出現在該研究中 訴訟中的國家科學院院士.

國家科學基金會和美國宇航局資助了這項研究。 任何調查結果，結論或建議都是作者的，而不一定是資助機構。

資源： 佐治亞理工學院

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