※ [本文转录自 weitzern 信箱] 作者: [email protected] ([email protected]) 标题: [科人] 南极冰原蠢蠢欲动 时间: Tue Mar 25 20:34:18 2008 作者: yopoyopo (警告逃妻) 看板: AAAAAAAA 标题: [科人] 南极冰原蠢蠢欲动 时间: Tue Mar 25 13:48:59 2008 http://mag.udn.com/mag/newsstand/storypage.jsp?f_ART_ID=113362 南极冰原蠢蠢欲动 ‧科学人 2008/03/19 冰原底下最新发现的大量液态水，证实全球暖化对冰原的破坏可能已经严重到超乎想像 。即使冰原没有融化，滑入海中的碎冰，也会使海平面上升。 【文／贝尔（Robin E. Bell）；翻译／姚若洁】 重点提要 ■格陵兰和南极这两处陆上冰原所含的水，足以使全球海平面上升超过60公尺。 ■在冰原底下，有河川、湖泊与融水构成的复杂「水道系统」，这些水是巨大的冰流向海 洋时的润滑剂。 ■数千年来，排到海洋的冰，与降雪达成平衡，但当温暖的空气或表面的融水进一步润滑 冰流或除去其自然障碍时，大量的冰便往海的方向踉跄而去。 ■气候变迁估计海平面上升潜力的模型，忽略了冰下水与大量冰流移向海洋的效应。 我们的P-3飞行实验室掠过冰冻的威德海表面时，我紧紧伏贴在机舱板上，透过飞机底部 的窗口往外看，海豹、企鹅、冰山一一在眼前放大又缩小，从150公尺的高度往下看，每 样东西都像玩具，唯一例外的只有巨大的冰棚。这些看起来无限延伸的冰棚，厚度相当於 好几个足球场的长度，在南大洋上围绕着冰原悬浮，而冰原则覆盖了整个南极大陆。1980 年代中期，我们的飞行完全是为了调查：一旦从智利南部的基地出发之後，我们有12个小 时的时间都得待在空中，所以有很多时间和飞行员聊天，谈论在冰棚上的迫降，这不是随 便聊聊而已，不只一次，飞机的四具引擎之一失去动力；而在1987年，拉森B冰棚和南极 洲半岛之间的巨大裂隙变得更明显时，我们很清楚知道：紧急迫降可不只是轻轻碰触一下 而已。 这个裂隙也不禁让我们猜想：超过一万年以来，冰棚都看似稳定，有没有可能是因为下方 的海水温度够高，才使这些巨大的冰块破裂？ 将近10年後，我的一位同事──来自美国国家冰雪资料中心的史坎波斯（Ted Scambos） ，从气象卫星影像上注意到我看到的那片冰棚产生了变化，他发现白色冰棚上开始出现雀 斑一样的深色斑点，随後，彩色影像显示，这些深色斑点其实是鲜艳的深蓝色。全球气候 变迁对南极洲半岛加温的速度，超越地球上所有地方，拉森B冰棚的部份表面正融化成蓝 色的池塘。已故的冰河学家罗宾（Gordon de Q. Robin）与美国西北大学的冰河学家惠特 曼（Johannes Weertman）早在几十年前已经提出，表层的水有可能使冰棚裂开。史坎波 斯了解到这些池塘可能正在凿穿冰棚、直通底下的海水，使得整片冰棚破裂。不过，那时 还没有任何事情发生。 拉森 B 冰棚碎裂成浮冰 然而，南极的平静只维持到2001~02年夏天。2001年11月，史坎波斯接到一个他至今仍印 象深刻的消息：来自阿根廷南极研究所的冰河学家史克瓦卡（Pedro Skvarca），正试着 在拉森B冰棚上进行野外调查，但是到处都是水，而且正在产生很深的裂痕。史克瓦卡发 现自己根本动弹不得，也不可能工作。到了2002年2月底，水塘开始消失，水流光了── 其实是水已经凿穿了冰棚。同年3月中，惊人的卫星影像显示，拉森B冰棚碎裂了一大块， 面积足有3328平方公里，比美国罗德岛州还要大。冰棚支离破碎，只留下一堆浮冰，像舰 队一般；这些冰块大的像曼哈顿岛，小的差不多像一台微波炉。我们飞行研究的紧急降落 点过去数千年来都很稳固，现在也不见了。3月20日，史坎波斯从卫星影像取得的冰棚坍 塌照片，刊登在《纽约时报》的头版，震惊世人。 忽然间，全球暖化导致冰寒极地快速变化的可能性，变得真实了起来。不久後的8月，彷 佛是为了更加强调这个可能性，在地球的另一边，海冰量创下了历史新低，而格陵兰冰原 表面的夏季融化量，也远远超过之前的观察。格陵兰的融水也同样会涌入冰原的裂缝，并 切出洞隙（称为冰河壶穴）；理论上这些水会潜入冰原底下，同时也把夏天的热度带下去 。在拉森B冰棚，这些水会与下方的海水混合，在格陵兰则不同，融水可能与底下的泥土 混合，在基岩上形成一层泥浆，导致冰和岩石的交界面彷佛抹上一层油或润滑剂。不过， 不管是何种机制，格陵兰冰原正从岩石上方加速向海面滑动。 近来，我和同事参与了正在进行中的国际极地年研究，因此也追踪测绘位於南极冰原底下 的「水道系统」。虽然大部份使南极冰原底部变滑的液态水并不一定是从表面而来，但仍 具同样的润滑效果，而且某些冰原的反应也会加速滑动与崩裂。 为什麽这些状况如此恼人，又为什麽我们这麽亟需了解？全球有1/3的人口生活在海拔91 公尺以下，而且世界上最大的都市几乎都临海。每600立方公里的冰块从陆地进入海中， 全球的海平面就会上升约0.15公分。这听起来似乎不多，可是想想目前地球上最大的三片 冰原所拥有的冰量：如果西部南极冰原消失，海平面会上升5.7公尺；格陵兰冰原消失， 会再增加7.2公尺；而东部南极冰原还可以再为世界海洋增高51公尺；全部加起来几乎有 63.9公尺。（自由女神像从基座到火炬的顶端约有45公尺。）对於冰原的内部移动与向海 推进，液态水扮演着至为关键的角色，而它的重要性直到不久前都还被低估。知道液态水 如何形成、在何处发生、气候变迁如何强化它对极地冰的影响，对於全球暖化影响海平面 高度的预测与准备，都是非常重要的。 冰原传来的隆隆声 长久以来，冰河学家便注意到冰原是会改变的，只是研究者单纯假设它们的改变是逐步且 缓慢的，就好像我们用碳14定年法推论出来的尺度，而不是像拉森B冰棚崩裂的事件可以 用日历来记录。理论上，雪会在冰原的中心地带囤积（主要来自蒸发的海水），囤积量大 约等於冰原在海边融化与断裂成冰山的量。以南极为例，到达海边的冰有90%是由冰流带 去的，冰流是巨大的冰输送带，厚度与旁边的冰原厚度相当（1000~2000公尺）、宽约95 公里，从海边往内陆「上游」延伸，可达800公里长。冰流穿越冰原而移动，当它踉跄前 进时，会在两侧留下冰隙并形成缺口。在冰原接近海洋的边缘，冰流一般的移动速度是一 年200~1000公尺，周遭的冰原则几乎不会移动。 然而，长期的冰平衡只是一种理想状态，真实的冰原并不是永久固定在地球上的。举例来 说，冰心研究显示，格陵兰冰原在久远以前曾经比现在要小，尤其是在12万年前的最近一 次间冰期，那时全球温度也高。2007年，瑞典哥本哈根大学的威勒斯雷夫（Eske Willerslev）带领一个国际团队，试图找寻冰原底下的DNA，以求得古代生态系的证据。 他们还原出来的格陵兰，直到40万年前还是一片覆盖着针叶树的绿色大地，甚至还有甲虫 与蝴蝶等无脊椎动物。简言之，当全球温度增高时，格陵兰冰原就会缩小。 目前，格陵兰冰冠的降雪量其实正在增加，这应该是气候型态正在改变之故；然而其冰原 边缘的大量流失，却仍旧使冰的总量减少。冰原边缘的海拔高度正迅速降低，而卫星测量 发现到重力作用的小幅度变化，也证实冰原的边缘正在减损。速度的测量则指出，主要的 注出冰河（与山脉相连的冰流）向海移动的速度正在增加，尤以南边为甚。沿着注出冰河 ，冰河地震发出的隆隆声也越来越频繁。 就像格陵兰冰原一样，西部南极冰原也正在流失。如同格陵兰冰原，在不久之前的地质时 代，西部南极冰原也曾经消失，所以理论上有可能再次发生。在西部南极冰原的钻孔底部 ，美国北伊利诺大学的谢瑞尔（Reed P. Scherer）发现只有在开放的海洋条件下才会出 现的海洋微生物化石。化石的年龄显示，这些生活在开放水域的生物，生存的年代可能并 不很远，距今仅有40万年。从它们的出现可以推论，西部南极冰原在当时应该不存在。 过去3000万年间，在地球温度的高低变化之中唯一持续存在的，只有东部的南极冰原，因 此东部南极冰原是目前为止最古老也最稳定的冰原。它许多地方的厚度超过3公里，体积 大约是格陵兰冰原的10倍。它在3500万年前南极洲与南美洲分开时首次形成，同一时期全 球二氧化碳量降低，东部南极冰原的内部似乎稍有增长，不过观察者也侦测到边缘的冰量 有局部损失。 冰原为何加速流失？ 是什麽作用导致了格陵兰与西部南极冰原的冰流失？大家可能猜得到，根本原因在於冰原 上加速流动的冰流与注出冰河把冰带到海里，这些新加入海水的冰体额外占去水中的空间 ，於是造成海平面的上升。（或许值得一提的是，漂浮在海上的冰棚，不管是断裂或融化 ，都不会影响海平面的高度，原因是浮冰在水中排开的水重等於冰块本身的重量；冰融化 後，重量不会改变，但新的体积变得比较小，正好填满先前在水中所占的空间。） 过去五年来，对於促使冰加速移动的作用，研究者得到了两个重要的新见解。首先，冰流 的底部如果遇到泥浆、融水或甚至很深的湖泊，间歇地润滑冰流的路径，冰流便有可能会 忽然加速。其次，如果海上的冰棚（漂浮在南极周围的南大洋）或冰舌（狭长的冰棚，与 某个注出冰河连接，在格陵兰的峡湾地区很常见）断裂，它们庞大的质量便无力阻挡冰流 向外流动。举例来说，注入拉森B冰棚的冰河，在2002年拉森B冰棚破裂之後，速度便剧烈 加快，这些本来受到阻挡的陆域冰流与冰河，彷佛被拔掉了瓶塞，很可能加速朝海移动， 最终会增加海水的总体积。 冰河学家很久以前就认为还有第三种加速冰原滑动的原因，和第二种原因密切相关。正如 拉森B冰棚破裂後加速流动的冰河，如果温暖的海流把冰棚变薄了，滑向那片冰棚的冰原 速度也会加快。在西部南极的阿曼森海域，冰原表面每年降低1.5公尺，冰原滑动的速度 则加快了10%，两者显然都源自於冰棚变薄。 【完整内容，请参阅科学人2008年第73期3月号】 --

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