• 7000年前,這個冰蓋較小。科學家們認為他們知道為什么。

    隨著氣候變暖,南極洲的冰川和冰蓋融化,由此導致的海平面上升有可能取代數億人到本世紀末,世界各地。

    海平面上升的幅度和速度的一個關鍵不確定性在于,目前西南極冰蓋的“穩定”部分是否會變得“不穩定”。

    其中一個地區是西南極洲的西普爾海岸,那里的冰河從大陸流出并排入海洋。

    羅斯冰架(Ross Ice Shelf)減緩了這種冰流,羅斯冰架是一塊漂浮的冰塊,大小幾乎與西班牙相當,它阻止了陸地上的冰。與南極洲西部的其他冰架相比,羅斯冰架的底部幾乎沒有融化,因為它下面的海洋非常寒冷。

    羅斯冰架阻止了來自南極洲西部西普爾海岸的冰流。(地球物理研究學報/抄送 BY-SA)

    盡管該地區在過去幾十年中一直保持穩定,但最近的研究表明情況并非總是如此。沉積物的放射性碳測年法從冰蓋下面告訴我們,它在大約7000年前后退了數百公里,然后在過去2000年內再次前進到現在的位置。

    弄清楚為什么會發生這種情況可以幫助我們更好地預測冰蓋在未來將如何變化。在我們的新研究,我們檢驗了兩個主要假設。

    測試方案

    科學家們已經考慮了過去冰蓋退縮和前進的兩種可能的解釋。第一個與冰蓋下方的地殼有關。

    隨著冰蓋的收縮,冰塊的變化導致地殼緩慢隆起。與此同時,與直覺相反的是,由于冰蓋和海水之間的引力減弱,冰層附近的海平面下降。

    自上一個冰河時代以來,隨著冰蓋變薄和退縮,該地區的地殼隆起和海平面下降可能重新接地的浮冰,導致冰蓋推進。

    地殼隆起,冰蓋附近的海平面下降,因為它失去了質量。(阿古/抄送 BY-SA)

    另一個假設是,冰蓋的行為可能是由于海洋的變化。當海洋表面結冰形成海冰時,它會將鹽分排入下面的水層中。這種冷咸水較重,并混合到海洋深處,包括羅斯冰架下。這阻止了溫暖的洋流融化冰。

    上圖:寒冷的密集大陸架水阻擋了溫暖的極地深水融化冰層。底部:溫暖的極地深水在冰架動,導致冰融化和退縮。(阿古/抄送 BY-SA)

    海底沉積物和冰芯告訴我們,過去當冰蓋退縮時,這種深度混合較弱。這意味著溫暖的洋流可能已經流過冰架并融化了冰。當冰蓋推進時,混合增加。

    我們通過計算機模型模擬冰蓋流動以及地殼和海面對冰蓋變化的響應來測試這兩個想法。

    由于地殼隆起的速度取決于下層地幔的粘度(粘性),因此我們在南極洲西部的估計范圍內進行了模擬。更粘的地幔意味著隨著冰蓋變薄,地殼抬升速度較慢。

    最符合地質記錄的模擬具有更粘性的地幔和更溫暖的海洋,因為冰蓋退縮。在這些模擬中,隨著海洋變暖,冰蓋退縮得更快。

    當海洋冷卻時,模擬的冰蓋會重新推進到現在的位置。這意味著海洋溫度的變化最好地解釋了過去的冰蓋行為,但地殼抬升的速度也會影響冰蓋對海洋的敏感程度。

    海洋溫度的變化最好地解釋了過去南極洲西部冰蓋的退縮。(維羅妮卡·梅杜納/CC BY-SA系列)

    這對當今的氣候政策意味著什么

    人們非常重視近期研究這表明冰川融化在南極洲西部的某些地區可能是不可逆轉的,例如阿蒙森海海灣。

    在這些研究的背景下,政策辯論取決于我們是否應該專注于適應海平面上升而不是減少溫室氣體排放。如果冰蓋已經融化,我們是否為時已晚?

    我們的研究表明,現在放棄緩解還為時過早。

    在高排放情景下運行的全球氣候模型顯示,海冰形成較少,并且深海混合.這可能導致數千年前導致大面積冰蓋退縮的冷暖海洋轉換。

    對于西南極洲的西普爾海岸來說,如果我們從一開始就防止這種海洋變暖的發生,那就更好了,如果我們選擇低排放的未來,這仍然是可能的。

    丹·洛瑞,冰蓋和氣候建模者,GNS科學韓冬青,美國宇航局博士后研究員,美國宇航局

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