南極洲最危險的冰川受到來自下方的攻擊

氣候變化行動 4 27 Thwaites Glacier的前面是一個鋸齒狀的高聳懸崖。 大衛沃恩/英國南極調查局

飛越南極洲,很難看出有什麼大驚小怪的。 就像一個巨大的結婚蛋糕,世界上最大的冰蓋上結霜的雪看起來光滑無瑕,美麗而潔白。 雪丘的小漩渦覆蓋了表面。

但是當你接近冰蓋的邊緣時,一種巨大的潛在力量感就會出現。 表面出現裂縫,有時組織得像搓衣板,有時完全混亂的尖頂和山脊,露出下面冰的淡藍色結晶心臟。

隨著飛機飛得更低,這些中斷的規模穩步增長。 這些不僅僅是裂縫,而是大到足以吞下一架噴氣式客機的峽谷,或者是紀念碑大小的尖頂。 懸崖和淚水,白色毯子上的裂口出現了,這表明一種力量可以像一堆撞毀的汽車一樣將城市的冰塊拋來拋去。 這是一個扭曲、撕裂、扭曲的景觀。 一種運動感也出現了,這是地球上沒有無冰部分無法傳達的——整個景觀都在運動,而且似乎對此不太滿意。

南極洲是一個由幾個大島組成的大陸,其中一個有澳大利亞那麼大,全都埋在一個 10,000英尺厚的冰層. 冰擁有足夠的淡水,可以使海平面上升近 200 英尺。

它的冰川一直在運動,但在冰層之下,正在發生變化 深刻的影響 關於冰蓋的未來——以及世界各地沿海社區的未來。

破碎、變薄、融化、塌陷

南極洲是我工作的地方。 作為一個 極地科學家 在 20 多次前往非洲大陸的旅行中,我訪問了冰蓋的大部分區域,攜帶傳感器和氣象站,徒步穿越冰川,或測量冰的速度、厚度和結構。

目前,我是美國協調科學家,負責一項關於南極洲最危險冰川的重大國際研究工作——稍後會詳細介紹。 我小心翼翼地越過裂縫,小心翼翼地踩在被風吹過的堅硬的藍色冰面上,在你能想像到的最單調的風景中行駛了幾天。

據極地科學所知,在過去幾個世紀的大部分時間裡,冰蓋一直很穩定。 我們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 短短幾十年, 但我們看到的是一個冰蓋 直到 1980 年代才幾乎處於平衡狀態.

早期,冰層的變化緩慢發生。 冰山會破裂,但冰被新的外流所取代。 幾個世紀以來,總降雪量沒有太大變化——我們從 看著冰芯 ——總的來說,冰的流動和冰蓋的高度似乎如此穩定,以至於南極洲早期冰研究的主要目標是找到一個地方,任何地方,都發生了巨大的變化。 66北通過Unsplash一張冰蓋地圖,顯示冰架上流動速度更快的冰,特別是在南極洲西部邊緣附近。


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從上面看到的南極洲地圖,大部分是冰蓋,顯示了冰流冰的速度。 Thwaites Glacier 在左邊。 美國宇航局戈達德太空飛行中心科學可視化工作室

但是現在,隨著周圍的空氣和海洋變暖,已經穩定了數千年的南極冰蓋區域 正在破碎、變薄、融化,或在某些情況下 坍塌成一堆. 當冰層的這些邊緣做出反應時,它們發出了一個強有力的提醒:即使冰蓋的一小部分完全崩塌入海,對世界海岸的影響也將是嚴重的。

像許多地球科學家一樣,我思考地球在我們能看到的部分下方的樣子。 對於南極洲來說,這意味著要考慮冰下的景觀。 被掩埋的大陸是什麼樣的——在一個變暖的世界中,岩石地下室如何塑造冰的未來?

可視化冰下的世界

最近的努力 結合來自數百個飛機和地面研究的數據 給了我們一種 冰下大陸的地圖。 它揭示了兩個截然不同的景觀,被跨南極山脈分開。

在南極洲東部,靠近澳大利亞的部分,該大陸崎嶇不平,有溝壑, 幾個小山脈. 其中一些有高山山谷,被 30 萬年前在南極洲形成的第一批冰川切割,當時它的氣候類似於阿爾伯塔省或巴塔哥尼亞的氣候。 南極洲東部的大部分基岩都位於海平面以上。 這是城市大小的康格冰架坍塌的地方 在異常強烈的熱浪中 在3月2022。

氣候變化行動3 4 27 在冰層之下,最近的研究已經繪製了南極洲的基岩圖,並顯示西側的大部分地區低於海平面。 床位圖2; 弗雷特韋爾 2013

在西南極洲,基岩大不相同,部分更深。 這個區域曾經是海底,大陸被拉長並分裂成更小的塊,其間有深海床。 由火山山脈構成的大島被厚厚的冰層連接在一起。 但這裡的冰更溫暖,移動得更快。

距今120,000萬年前, 這個區域可能是一片開闊的海洋——而且在 過去 2 萬年. 這很重要,因為我們今天的氣候 快速接近的溫度 就像幾百萬年前的那些。

認識到過去南極西部冰蓋已經消失,是全球變暖時代引起高度關注的原因。

大規模撤退的早期階段

西南極洲的海岸有一大片冰,叫做 斯威特斯冰川. 這是地球上最寬的冰川,寬達 70 英里,流域面積幾乎與愛達荷州一樣大。

衛星 數據告訴我們 它在 大規模撤退的早期階段. 地表的高度每年下降多達 3 英尺。 海岸形成了巨大的裂縫,許多大冰山已經漂流。 冰川每年以超過一英里的速度流動,在過去的三十年裡,這個速度幾乎翻了一番。

二十年的衛星數據顯示,思韋茨冰川附近的冰層流失速度最快。 美國國家航空航天局。

這個地區很早就被認為是冰的地方 可能會失去對基岩的控制. 該地區被稱為“冰蓋的軟肋”.

一些 首次測量 使用無線電迴聲探測的冰層深度表明,南極洲西部中心的基岩低於海平面一英里半。 沿海較淺,山少,地勢較高; 但在海岸附近,山脈之間有一個很大的差距。 這是思韋茨冰川與大海的交匯處。

這種模式,在冰蓋中心附近堆積較深的冰,而在海岸附近的基岩較淺但仍然很低,是災難的根源——儘管是一場非常緩慢的災難。

冰在它自己的重量下流動——這是我們在高中地球科學中學到的東西,但現在考慮一下。 南極洲中心附近有非常高且非常深的冰層,存在著更快流動的巨大潛力。 由於靠近邊緣較淺,流動被阻止——當它試圖離開時在基岩上研磨,並且在海岸有一個較短的冰柱將其向外擠壓。

溫暖的水是如何破壞冰川的。

如果冰層後退得足夠遠,後退的鋒線就會從“薄”冰開始—— 仍然有近 3,000 英尺厚 - 向大陸中心更厚的冰。 在後退的邊緣,冰會流動得更快,因為現在冰更厚了。 通過更快地流動,冰川將其後面的冰拉下,使其漂浮,導致更多的退縮。 這就是所謂的 正反饋循環 - 撤退導致冰川前部的冰層變厚,使流動更快,導致更多的撤退。

溫水:來自下方的攻擊

但這次撤退將如何開始? 直到最近,Thwaites 並沒有太大的變化,因為它是 首先映射 在 1940 年代。 早期,科學家們認為撤退將是溫暖的空氣和地表融化的結果。 但是在衛星數據中看到的 Thwaites 變化的原因並不是那麼容易從表面上發現。

冰下然而,在冰蓋第一次從大陸升起並開始作為浮冰架伸出海洋的那一點,退縮的原因就很明顯了。 在這裡,遠高於熔點的海水是 侵蝕冰的底部,將其擦除為冰塊會消失在一杯水中。

氣候變化行動4 4 27
 變暖的水正在到達冰架下方並從下方侵蝕它。 Scambos 等人 2017

每年能夠融化多達 50 到 100 英尺的冰的水在這裡與冰蓋的邊緣相遇。 這種侵蝕使冰流動得更快,推擠浮冰架。

冰架是阻止冰蓋後退的約束力之一。 但是來自陸地冰層的壓力是 慢慢打破這個冰板. 就像一塊木板在過重的情況下碎裂一樣,它正在產生巨大的裂縫。 當它讓位時——以及裂縫和流動速度的映射 表明這只是幾年之後 – 這將是讓冰更快流動的另一個步驟,為反饋迴路提供能量。

海平面上升高達 10 英尺

今年從我們的營地回望冰雪覆蓋的大陸,是一個發人深省的景象。 一個巨大的冰川,向海岸流動,從一個地平線延伸到另一個地平線,上升到南極西部冰蓋的中部。 有一種明顯的感覺,冰正在向海岸傾斜。

冰還是冰——不管是什麼驅動,它都不會移動得那麼快; 但是這個被稱為西南極洲的巨大地區可能很快就會開始一個多世紀的衰退,這將增加 高達10英尺 到海平面。 在此過程中,海平面上升的速度將增加數倍,給沿海城市的利益相關者帶來巨大挑戰。 這幾乎是我們所有人。

關於作者談話

泰德·桑博, CIRES 高級研究科學家, 科羅拉多大學博爾德分校

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.


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