南极洲东部Adélie陆地海岸正在融化的冰。

南极洲东部Adélie陆地海岸正在融化的冰。路透/波林Askin

极地警告:甚至南极最冷的地区也开始融化

南极洲东部是地球上最冷的地方,长期以来被认为没有受到气候变暖的影响。但现在,这一寒冷地区的冰川和冰架正显示出融化的迹象,这一发展预示着本世纪乃至以后海平面将急剧上升。

地球上没有比南极东部更冷的地方了。东南极洲是南极的家园,占南极最南端大陆的三分之二,其巨大的冰盖形成于数千万年之久,有些地方厚达近三英里。温度通常徘徊在零下67华氏度(零下55摄氏度);2010年,南极洲东部极地高原的一些地方创下了破纪录的记录-144度F.

然而现在,南极东部的部分地区正在融化。

对南极洲东部发生的情况的研究仍处于早期阶段。仅凭几十年的卫星数据以及对降雪和海洋温度等方面有限的实际测量数据,很难解释在这块巨大的冰大陆上到底发生了什么。但根据一个有争议的说法在今年早些时候发布,East Antarctica现在,事实上,萎缩,并且已经负责20%的大陆的冰损失。

几十年来,研究人员一直认为这片大陆是稳定的。虽然海洋和空气温度的升高导致了南极较低海拔、较温暖的西部地区的冰架和冰川融化和崩塌,但更大、更冷的东部地区似乎是一个不可触摸的庞然大物。如果有什么不同的话,气候变化预计会给它的内部带来更多的雪,使它的冰盖变大。

南极有地球上大约90%的冰,足以使全球海平面上升200英尺。

但这种情况正在开始改变。科学家们在南极东部发现了令人担忧的冰川消融迹象。冰川移动的速度越来越快,将它们的冰倾倒到南大洋;在卫星图像中,对快速移动的冰的描述点亮红色,就像恐慌信号。最大、最明显的托顿冰川(Totten Glacier)本身所含的冰就足以使全球海平面上升12.6英尺。“那是大红色靶心,”科罗拉多州的冰川学家泰德·斯曼斯斯说国家雪和冰数据中心。最近的数据显示,托顿并非个例。

南极东部正在融化,这令人深感担忧。南极作为一个整体包含了地球上大约90%的冰——理论上足以使全球海平面平均上升大约200英尺如果都融化了。东半部是这场游戏中的大玩家:它的冰量是西半部的10倍——仅凭这一点,就足以使海平面上升170英尺。马萨诸塞大学阿默斯特分校(University of Massachusetts, Amherst)的地球科学家罗伯特·德康托(Robert DeConto)说,南极洲融化的全部力量可能在数千年内都感觉不到,但到2100年,该大陆可能会使海平面上升1英尺,到22世纪中期可能会超过3英尺。再加上山区冰川的融化,格陵兰冰盖的融化,以及全球变暖时水的膨胀,全球海平面可能会上升高达6英尺到本世纪末,淹没了低洼的岛屿以及佛罗里达等地的大片海岸线。

南极洲东部威尔克斯陆地沿岸的冰川每年都有冰流失。自2008年以来,显示的前四个冰川的表面高度降低了约9英尺。

南极洲东部威尔克斯陆地沿岸的冰川每年都有冰流失。自2008年以来,显示的前四个冰川的表面高度降低了约9英尺。NASA地球观测站/Joshua Stevens

关于南极洲东部的担忧并不是它的内陆高原将很快开始融化——那里仍然非常寒冷,而且应该会持续很长一段时间。但是它的边缘,与变暖的海水相接触,则是另一回事。随着该地区漂浮在南大洋上的冰架的侵蚀,它们背后的巨大冰川可能会迅速加速滑入大海。这种现象发生在2002年的拉森B冰架上着名的崩溃了离开南极半岛在随后的几年里,被巨大的冰架固定住的“守护神B”后面的冰川向大海滑落的速度加快了5到8倍。加州大学欧文分校(University of California, Irvine)的冰川学家埃里克·里格诺特(Eric Rignot)指出,从理论上讲,如果这种情况发生在整个大陆范围内,海平面将以每世纪13英尺的速度上升。

“你想被什么东西吓到吗?”里戈诺特说。“这是最坏的情况。南极洲可以做到。”


南极被Transantarctic山分成两个不平等的部分,一个2,200英里长的范围,最高峰值大约为珠穆朗玛峰的一半。较较小的西部地区,持有足够的冰来提高海平面约17英尺,近几十年来看涨。今天,卫星展示了巨大的冰川迅速向海岸移动,随着这些宽阔的冰河有时会每年移动几英里。“由于他们可能是半英里的厚度,那就是立方英里的冰被推入海洋:数百亿吨,”斯堪姆斯斯说。一种最近的评论近100名极地科学家的研究——被称为冰盖质量平衡相互比较演习(IMBIE)——显示,从2012年到2017年,南极西部每年损失约1590亿吨冰,是本世纪初的两倍多。

西部冰川迅速消融的主要原因是其地形。冰下的碗状基岩大多低于海平面。随着变暖的海水舔走了漂浮冰架的底部,a失控的影响抬起越来越多的冰,从基岩上脱落到它可以从下面融化的地方。随着冰架融化并脱离,它们背后的巨大冰川开始流入大海。

与此同时,与气候变化有关的风向变化正在驱使南极附近的上层冷水淡水层远离海岸,而底层较暖的水正在向上移动取代它的位置。斯坎博斯说,虽然这些水仍然很冷,但它的温度已经足够导致像南极洲这样的地方出现严重的融化。他说:“气温比冰点高3到4摄氏度。”“这代表着巨大的热量。一旦启动,它就像一个泵,把更多的温水吸进来。”

一位科学家说:“早期的卫星数据显示,南极洲东部发生了一些事情,但我认为没有人把它当回事。”

相比之下,大陆的东部半部比其西方堂兄更高。这里的冰更厚,空气较冷。几十年来,研究人员几乎不困扰着它。“卫星数据很早就展示了东南南极的事情,但我不认为有人认真对待它,”拉尼特说。“现在已经改变了。”

东部的几个大盆地,包括威尔克斯和奥罗拉冰川下的盆地实际上,美国和美国西部有着相同的海底碗状地形。虽然这里只有一小部分冰川,但它们的冰层可以超过6500英尺厚。这是一大堆易碎的冰。英国杜伦大学(Durham University)冰川学家克里斯·斯托克斯(Chris Stokes)说:“东南极洲的大部分地区处于平衡状态,一些地区的质量可能正在增加。”“但人们经常忽视,只有一两个盆地的冰量几乎与南极西部相当。”

The Totten Glacier — that big red bullseye in the satellite maps — is flowing faster today than in 2000. Catherine Walker at NASA’s Jet Propulsion Laboratory in California has seen rapid outflows not just at Totten, but also at four much smaller glaciers in a region known as Vincennes Bay. “They’re small glaciers,” she says, “but they’re changing fast.” In Rignot’s paper, Denman Glacier is reported to have sped up 16 percent since the 1970s. And Stokes is starting to pay close attention to the massive Cook Glacier, which lies above the Wilkes basin and lost half of its ice shelf in the 1970s.

斯托克斯说:“关于库克的研究不多,但它是重大的研究之一。”他说,有可能使海平面上升5英尺。“我们应该对这个问题进行更详细的研究。”

温暖的海洋水已经开始在东南塔尔科的牙冰川上脱离,在2013年9月拍摄的卫星图像中可见的冰和遮阳篷中的冰和口袋。

温暖的海洋水已经开始在东南塔尔科的牙冰川上脱离,在2013年9月拍摄的卫星图像中可见的冰和遮阳篷中的冰和口袋。美国国家航空航天局

弄清楚这一切对南极东部的冰平衡——以及最终对全球海平面上升——意味着什么并不容易。这片大陆是从降雪中获益更多,还是因为冰川流动而损失更多?要回答这个问题,需要在一个巨大的区域内把一些非常小的数字加起来,这会导致很大的不确定性。例如,卫星必须探测到南极洲广大地区每年几厘米或更少的降雪;南极洲东部的大部分地区是极地沙漠,每年只下少量的雪。

“对于每厘米落下的厘米,大约1000亿吨的质量,”斯堪姆斯斯说。“当你几乎没有天气数据时,就右转,这是一个模型的真正挑战。”此外,卫星Altimetry在不像海岸线的地区有艰难的时刻,在那里发生最大的变化。并且仍然有多次分歧,在东南南极的基岩速度有多快上行,这使得通过测量重力的卫星来计算冰的质量变得复杂。

在西南极洲,Rignot说:“即使用画笔和你能衡量的棒也是如此大的。在东方,您需要长期记录 - 不是十年,几十年。“出于这些原因,更多的是,IMBIE审查(利尼特帮助的Rignot)远非关于东南部的某些达到西南南极。审查得出的结论是,东方可能每年均为20亿吨冰,自20世纪90年代初以来;在过去的几年里,它可能已经失去了冰块,也许像快速变暖的南极半岛(南极到南美洲的最接近部分)一样多。)

面对快速的变化和有限的数据,预测南极洲将来会做什么是具有挑战性的。

今年1月,里格诺特和他的同事发表了一篇论文回顾到1979年。就像Imbie的研究一样,他们发现整个大陆的冰损失的加速:它在他们的四十年里六次上升了六次。But, more strikingly, they could say that East Antarctica was a big player in that loss: from 2009 to 2017, they concluded, West Antarctica accounted for 63 percent of the continent’s ice loss, and East Antarctica accounted for 20 percent — more than the Antarctic Peninsula’s contribution of 17 percent.

这个结果是有争议的。它只使用了一种方法,而不那么确定的IMBIE综述查看了使用3种不同方法组合的24项研究。在Scambos看来,里格诺特的结果过于依赖于一种特定的降雪模式,这种模式处于较低水平。但其他研究人员表示,里格诺特的数据看起来是正确的。“我们有一些未发表的数据肯定与此一致,”Stokes说。“我们的想法是一致的,但还没有得出一个数字。”


面对快速的变化和有限的数据,预测南极的未来是极具挑战性的。里格诺特说,这些模型“都有根本性的缺陷。没有一个是正确的。”他们的分辨率是粗糙的,他们不包括所有的物理;此外,它们缺乏关键的输入数据。例如,我们对南极东部大部分海域的水温和海底形状知之甚少。这会影响洋流和海冰的形成,这两者都会影响冰川的流动。

一座冰山(右)脱离了南极洲东部的诺克斯海岸。

一座冰山(右)脱离了南极洲东部的诺克斯海岸。托尔斯滕·布莱克伍德/法新社/盖蒂图片社

2016年,马萨诸塞大学的DeConto和他的同事David Pollard将两个重要的机制添加到一个南极冰模型:巨大的悬崖峭壁在自身重量的作用下崩塌,融化的地表水通过裂缝流下来润滑冰与岩石的流动。DeConto和Pollard在他们最新的模型中计算出,到下个世纪中叶,南极可能导致海平面上升超过3英尺。一个最近的一篇论文他估计,到2070年,如果温室气体排放继续不受控制,全球气温上升3.5摄氏度(6.3华氏度),南极将会贡献约5毫米的温室气体。这是过去25年海平面上升平均速度的15倍多。

德康托说,目前他的模型显示,“南极东部在几十年内是稳定的,但在高排放的情况下,它开始成为21世纪后期的参与者。”但是,他补充说,“如果我回去把[里格诺特的]数字加进去……”他说到最后,对可能导致的巨大的、未知的增长挥舞着手。

斯卡弗斯正在等待查看下一轮卫星数据在支持Rignot的结果之前所说的。两个具有改进分辨率的下一代卫星 -ICESat-2恩典关注- 均在2018年推出,分别收集更好的高度和重力数据。Scambos表示,给他们和其他大约四到五年的卫星,我们对南极现在的情况的看法将更加清晰。

考虑未来的冰封大陆,斯托克斯使用这个比喻:如果南极走进急诊室诊所,南极洲西部将患心脏病的人,和南极东部将醉汉在角落里:病人现在似乎并不在紧迫的问题,但这可能会改变。Stokes说:“你很容易忽略它,但你必须不断检查。”