7000年前,這個冰蓋較小??茖W(xué)家們認(rèn)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(dǎo)致的海平面上升有可能取代數(shù)億人到本世紀(jì)末,世界各地。
海平面上升的幅度和速度的一個關(guān)鍵不確定性在于,目前西南極冰蓋的“穩(wěn)定”部分是否會變得“不穩(wěn)定”。
其中一個地區(qū)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(dāng),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?yàn)樗旅娴暮Q蠓浅:洹?/p>
盡管該地區(qū)在過去幾十年中一直保持穩(wěn)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(shù)百公里,然后在過去2000年內(nèi)再次前進(jìn)到現(xiàn)在的位置。
弄清楚為什么會發(fā)生這種情況可以幫助我們更好地預(yù)測冰蓋在未來將如何變化。在我們的新研究,我們檢驗(yàn)了兩個主要假設(shè)。
測試方案
科學(xué)家們已經(jīng)考慮了過去冰蓋退縮和前進(jìn)的兩種可能的解釋。第一個與冰蓋下方的地殼有關(guān)。
隨著冰蓋的收縮,冰塊的變化導(dǎo)致地殼緩慢隆起。與此同時(shí),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(shí)代以來,隨著冰蓋變薄和退縮,該地區(qū)的地殼隆起和海平面下降可能重新接地的浮冰,導(dǎo)致冰蓋推進(jìn)。
另一個假設(shè)是,冰蓋的行為可能是由于海洋的變化。當(dāng)海洋表面結(jié)冰形成海冰時(shí),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。
海底沉積物和冰芯告訴我們,過去當(dāng)冰蓋退縮時(shí),這種深度混合較弱。這意味著溫暖的洋流可能已經(jīng)流過冰架并融化了冰。當(dāng)冰蓋推進(jìn)時(shí),混合增加。
我們通過計(jì)算機(jī)模型模擬冰蓋流動以及地殼和海面對冰蓋變化的響應(yīng)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(jì)范圍內(nèi)進(jìn)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(zhì)記錄的模擬具有更粘性的地幔和更溫暖的海洋,因?yàn)楸w退縮。在這些模擬中,隨著海洋變暖,冰蓋退縮得更快。
當(dāng)海洋冷卻時(shí),模擬的冰蓋會重新推進(jìn)到現(xiàn)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。
這對當(dāng)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(qū)可能是不可逆轉(zhuǎn)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(yīng)該專注于適應(yīng)海平面上升而不是減少溫室氣體排放。如果冰蓋已經(jīng)融化,我們是否為時(shí)已晚?
我們的研究表明,現(xiàn)在放棄緩解還為時(shí)過早。
在高排放情景下運(yùn)行的全球氣候模型顯示,海冰形成較少,并且深?;旌?/a>.這可能導(dǎo)致數(shù)千年前導(dǎo)致大面積冰蓋退縮的冷暖海洋轉(zhuǎn)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(fā)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(xué)和韓冬青,美國宇航局博士后研究員,美國宇航局
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