為什麼南極冰架的縮小正在加速

為什麼南極冰架萎縮正在加速

詢問人們他們對南極洲的了解,他們通常會提到寒冷,冰雪。 事實上,南極上有如此多的冰,如果全部融化到海洋中,整個世界的平均海平面將上升約200英尺,大約是20層建築的高度。

這會發生嗎? 有證據表明,在過去的不同時期,南極上的冰比現在少得多。 例如,在延長的溫暖時期稱為 Eemian間冰期 關於100,000多年前,南極洲可能已經失​​去了足夠的冰,將海平面提升了幾米。

科學家認為當時的全球平均溫度僅比華氏溫度高出2華氏度。 假設我們繼續燃燒化石燃料並向大氣中添加溫室氣體,預計全球氣溫將上升至少2華氏度。 2100。 這會對南極洲的冰蓋做些什麼? 即使一米的全球海平面上升 - 即僅融化冰蓋的五十分之一 - 也會造成沿海人口的大規模流離失所,需要大量投資來保護或重新安置城市,港口和其他沿海基礎設施。

離開南極洲的冰通過冰架進入海洋,冰架是冰蓋的浮動邊緣。 我們預計冰架上的冰蓋變化將首先由冰架感受到。 利用衛星數據,我們分析了近20年來南極洲冰架的變化。 我們的 發表在“科學”雜誌上的報告表明,不僅冰架體積減少,而且過去十年中損失加速,這一結果可以深入了解我們未來的氣候如何影響冰蓋和海平面。

在香檳瓶的黃柏

南極洲冰蓋變化的全球溫度和冰損失之間的聯繫並不簡單。 就其本身而言,空氣溫度對冰蓋的影響相當小,因為其中大部分已遠低於冰點。

事實證明,要了解冰的損失,我們需要了解風,降雪,海洋溫度和海流,海冰以及冰蓋下的地質變化。 我們還沒有足夠的信息來建立可靠的模型來預測冰蓋對氣候變化的響應。

我們確實知道,對南極冰的一次重要控制是冰蓋與海洋相遇的地方。 南極冰蓋通過降雪獲得冰。 冰蓋在自身重量下擴散,形成冰川和冰川,緩慢地向下流向海洋。 一旦他們抬起基岩並開始漂浮,他們就會變成冰架。 為了保持平衡,冰架必須消除他們從冰川流和當地降雪中獲得的冰。 塊狀物斷裂形成冰山,當底部有溫暖的海水流動時,冰塊也會從底部流失。


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飛行antarctica1南極冰架的示意圖,顯示了由衛星測量的體積變化過程。 通過從大陸流出的冰川和壓縮形成冰的降雪將冰添加到冰架上。 當冰山從冰面上脫落時,冰就會消失,當溫水流入冰架下的海洋空間時,冰會在某些區域融化。 在一些冰架下,冷和新鮮的融水上升到一個點,它重新凝固在冰架上。 Helen Amanda Fricker,加州大學聖地亞哥分校Scripps海洋學研究所教授,作者提供

冰架有點像香檳酒瓶中的軟木塞,使從地面流入冰川的冰川減緩; 科學家稱之為支撐效應。 最近的觀察表明,當冰架薄或倒塌時 冰川流動 從陸地到海洋加速,這有助於海平面上升。 因此,了解冰架改變尺寸的原因是一個重要的科學問題。

建立冰架地圖

理解冰架的第一步是弄清楚它們過去的變化程度和速度。 在我們的 ,我們根據從18到1994的2012年顯示南極洲周圍冰架變化的詳細地圖。 這些數據來自三個歐洲航天局雷達高度計衛星收集的表面高度的連續測量數據。 通過比較不同時間冰架上同一點的表面高度,我們可以建立冰高變化的記錄。 然後,我們可以使用冰密度將其轉換為厚度變化 冰架漂浮.

先前對冰架厚度和體積變化的研究已經給出了單個冰架的平均值,或者近似於短時間內直線擬合的時間變化。 相比之下,我們的新研究提出了30年期間三個月時間步長的高分辨率(約30 km×18 km)厚度變化圖。 該數據集使我們能夠了解同一冰架的不同部分之間以及不同年份之間的變薄率如何變化。

飛行antarctica2該地圖顯示了南極冰架厚度和體積的十八年變化。 厚度變化率(米/十倍)的顏色編碼從-25(稀疏)到+ 10(增厚)。 圓圈表示在18年中損失的厚度(紅色)或增益(藍色)的百分比。 中心圓圈劃定了未經衛星測量的區域(81.5ºS南部)。 對原始數據進行插值以用於映射目的。 斯克里普斯海洋學研究所,加州大學聖地亞哥分校,作者提供

我們發現,如果最近的趨勢繼續下去,一些冰架將在幾個世紀內急劇減少,從而降低其支撐冰蓋的能力。 其他冰架正在積冰,因此可以減緩地面冰的損失。

當我們總結南極洲周圍的損失時,我們發現在我們的記錄的第一個十年(1994-2003),所有冰架的體積變化幾乎為零,但平均而言,300之間平均每年超過2003立方公里和2012。

冰損失加速的模式因地區而異。 在記錄的前半段,南極洲西部的冰損失幾乎與東南極洲的增加相平衡。 在大約2003之後,東南極冰架的體積穩定,西南極的損失略有增加。

降雪,風速和海洋環流等氣候因素的變化將導致不同時間和空間的冰架厚度變化模式。 我們可以將這些因素的“指紋”與我們新的,更清晰的地圖進行比較,以確定主要原因,這些原因可能在南極洲不同地區有所不同。

我們的18年數據集證明了對冰架的長期和連續觀測的價值,表明較短的記錄無法捕捉真實的變化。 我們希望我們的結果將激發人們思考海洋和大氣如何影響冰架以及通過它們來自南極洲的冰損失的新方法。

關於作者談話s

勞倫斯(“Laurie”)Padman是地球空間研究的副總裁兼高級科學家。 他獲得了博士學位。 來自悉尼大學1987的海洋學,然後在俄勒岡州立大學工作,直到1997的ESR。 他的研究重點是極地海洋,海冰和冰架之間的相互作用,包括海洋強迫南極洲的冰架變薄以及潮流和湍流如何影響北極海冰。

Fernando Paolo是加利福尼亞大學聖地亞哥分校斯克里普斯海洋學研究所的博士研究生.Helen Amanda Fricker是塞西爾H.和Ida M. Green地球物理學和地球物理研究所的地球物理學教授,該研究所位於斯克里普斯海洋研究所。加州大學聖地亞哥分校。 她的研究重點是南極洲和格陵蘭島的冰蓋及其在氣候系統中的作用。

這篇文章最初發表於 談話。 閱讀 原創文章.


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