撰文：MADELEINE STONE
在南極洲的麥克默多站附近，冰架上方出現了大量融水。
攝影：NICHOLAS BAYOU，UNAVCO
南極洲的冰山和冰原蘊藏的水足以使全球海平面上升近60米。值得慶幸的是，超過四分之三的南極大陸被冰架包圍著，也就是保護南極大陸上的冰的漂浮冰川，就像一堵牆包圍著一座巨大的冰雪城堡。不過，科學家們發現了南極冰川新的薄弱之處，可能會從上到下“侵蝕”這些牆壁。
據上個月發表於《科學報告》雜誌上的一項研究稱，夏季期間，在寒冷的東南極洲，冰架上會形成成千上萬個亮藍色湖泊，遠多於科學家此前認為的數量。與此同時，根據近日發表在《科學進展》雜誌上的一項研究，在西南極洲迅速融化的地區，溫暖的“倒轉河”正在從下方侵蝕著冰架的薄弱部位。
隨著地球持續變暖，上述兩個過程都可能加速南極冰層和其阻擋的巨大冰川的消亡。
侵蝕的藍色湖泊
在一年的大部分時間裡，覆蓋地球兩極地區的冰層都處於深度凍結狀態。然而，到了溫和的夏季，表面冰層開始融化，流入地勢低的地區，形成了藍色的湖泊。
雖然這些湖泊很美，但對冰層來說卻是個壞消息。由於這些湖泊的顏色很深，可以吸收更多的太陽能量，進而導致冰川進一步變暖。在某些條件下，密集的湖泊會迅速流入下方的冰層，導致冰層破裂，這一過程被稱為“湖泊導致的水壓致裂”。
在過去的十年裡，科學家們一直在格陵蘭島和南極半島快速變暖的地區深入研究這些融水湖。最近，一組研究人員對東南極洲的融水湖進行了首次系統性調查。東南極洲是南極洲最冷的地方，也是冰川最穩定的地方。
結果，研究者發現的湖泊比預想的多得多。
事實上，研究者通過2017年1月的衛星數據，在東南極海岸線上發現了多達65000個湖泊。該研究的主要作者、英國杜倫大學的冰川學家Chris Stokes表示：“我們環顧四周，幾乎到處都能看到湖泊。這令我們非常吃驚。”
不過，比湖泊數量更令人不安的是，許多湖泊似乎都集中在冰架區域，這些區域很容易因水壓致裂而崩塌。Stokes說：“湖泊的密集程度比我們之前認為的更接近導致水壓致裂。”
新研究只關注了一個融冰季節，而且是一個非常奇怪的季節：2016年末和2017年初，南極洲海岸線出現了異常的大氣環流模式，天氣比較溫和，導致大量海冰融化。Stokes說，科學家們計劃利用另外幾年的衛星數據重複之前的分析。不過，即使2017年是個例外，研究仍表明，東南極洲的一些冰架可能比我們想象的更容易受到溫暖年份的影響。
就像科羅拉多大學博爾德分校的冰川學家Alison Banwell說的那樣，“大氣溫度正不斷升高，因此我們應該會看到更多溫暖的年份。”她沒有參與新研究。
倒轉河
在融水湖泊引起人們對東南極洲冰架未來擔憂的同時，一股看不見的力量正在從下方襲擊西南極洲的冰層。汩汩的溫水從冰架深處湧出，形成了像河流一樣的水道，不斷侵蝕著冰架的底部。
幾年前，伍斯特學院的冰川學家Karen Alley開始通過衛星圖像研究這些所謂的“倒轉河”。通過檢查冰川表面的窪地，她發現有些“倒轉河”很大，寬達5公里，長達上百公里，深達幾十米。她還注意到，這些河流經常形成於冰川學家所謂的“剪切邊緣”下方，即冰架邊緣的薄弱點。
在最新的研究中，Alley和研究的共同作者使用衛星圖像試圖弄清楚為什麼會出現這種情況。正如他們在新論文中所報告的那樣，剪切邊緣下方河流的形成似乎是從陸地開始的，當流動的冰流向前流動並侵蝕冰川邊緣時，“倒轉河”就開始形成。當這些冰流到達海洋時，相對於周圍較厚的冰層會上升，在冰架底部形成一個類似的倒轉河床。上升的溫暖海水不斷注入到“河床”上，進而形成一條“倒轉河”。
研究人員發現，這些河流最有可能是在快速流動的冰下形成的，包括保護西南極洲處於危險的松島冰川和斯韋茨冰川的冰架。總的來說，“位於剪切邊緣上的冰架水道比我們想象的要多得多，” Alley說。
沒有人能確定“倒轉河”在加速冰架破裂的過程中起了多大作用。不過，在之前對蓋茲冰架的研究過程中，Alley發現這類河流可以迅速變深，一年中從冰架底部侵蝕掉多達9米深的冰。如果“倒轉河”中的水因為氣候變化而變得更溫暖，那麼融冰的過程可能會急劇加速。
“這可能產生微不足道的影響，也可能產生很大的影響，” Alley說。“但我們知道，這更有可能使我們失去冰架。這些水道使冰川的薄弱環節變得更加脆弱。”
雙線襲擊
總之，融水湖泊和隱藏的河流指向了人們對南極洲冰川不甚瞭解的薄弱之處。這兩種現象可以共同作用，進一步導致冰川融化。
Banwell說，冰川表面的湖泊對冰架的影響通常取決於冰架剪切邊緣的強度。她說，如果剪切邊緣被溫暖的海水從下方侵蝕，那麼就可能更容易因湖泊而破裂。隨著氣候持續變化，大氣和海洋都在變暖，兩方面的侵蝕可能會進一步加速冰川融化。
“我認為在未來，由於大氣變暖，我們會看到越來越多的湖泊，”Banwell說。“更大強度的融冰和更多的湖泊，再加上冰下河流的侵蝕，意味著南極冰架將會變得更加不穩定。”
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