12.9萬年前發生在南極的事情會再度發生嗎?

全球性的氣溫上升和海水變暖,正在導致南極洲——這個全世界最冷的地方之一日漸融化。雖然我們已知人類活動能造成氣候發生變化,導致南極洲的冰川也發生迅速變化,但我們仍然不確定的是,全球性的升溫究竟會對南極洲造成怎樣的影響。最近,一項新的研究通過調查12.9萬年前發生的事,為理解全球變暖對南極洲的影響提供了新的見解。

由於地球繞太陽的公轉軌道的微妙變化,地球上大約每10萬年會發生一次冰期。冰期會被溫暖的間冰期分開。而末次間冰期(11.6萬-12.9萬年前)就是離我們現處的全新世間冰期的最近一次間冰期。

一項新的研究發現,在末次間冰期,西南極洲冰蓋的大規模融化成為了導致海平面升高的主要原因。當時,嚴重的冰川流失使得海平面上升了3米多。而且更令研究人員心憂的是,這一切是在海洋溫度上升幅度不到2℃的情況下就發生了。

雖然在人類活動的影響下,全新世的全球性變暖有其獨有的特點,但末次間冰期仍可以為了解地球會如何應對極端變化提供有用的信息。為了進行這項研究,科研小組專門去了西南極洲冰蓋的一個地區,他們鑽取了一些所謂的藍冰來重建這個冰原的冰川史。

12.9萬年前發生在南極的事情會再度發生嗎?

○ 在下降風影響下形成的藍冰冰區。| 圖片來源:AntarcticScience.com

藍冰是一種古老的冰,它們由一種強勁的、高密度的風帶到地表,這種風被稱為下降風。當下降風吹過山脈時,它們會帶走山頂的積雪,並侵蝕裸露的冰。當冰被風帶走時,古老的冰就被帶到地表,為揭示冰原的歷史提供了線索。

大多數從事南極冰川研究的科研團隊會採用深入冰芯來提取樣本的方法,而新的研究則使用了一種不同的方法,名為水平冰芯分析技術。這種方法無需在冰層上鑽深達數千米的洞,只需要步行穿過一片藍色的冰原即可。當你越靠近冰原的山脈,這些被下降風帶到地表的冰就會越趨於老化。因此,通過在一條橫貫藍冰區域的直線上採集表面的藍冰樣本,就可以重建這片冰原過去的環境。

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○ 在藍冰上鑽洞取樣。| 圖片來源:Chris Turney

在新的研究中,他們進行了多項測量。首先,他們檢查了冰層中的火山灰層,以此來推測大規模融化發生的時間點。而得到的結果令人憂慮,他們發現大部分的冰的流失在末次間冰期剛開始變暖時就發生了,也就是大約12.9萬年前,這表明南極冰川對於溫度升高非常敏感。他們認為,在海洋的升溫幅度達到2℃之前,融化就已經開始。而這也正是我們現如今最關心的問題,由於海洋溫度在持續上升,西南極已經開始顯現出明顯的消融。


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○ 研究人員能通過冰層中古老的火山灰層來確定大規模融化發生的時間。| 圖片來源:AntarcticScience.com

在研究中,他們還對整個藍冰區域進行了同位素測量。從這些測量中,研究人員發現了溫度上的一個巨大變化,突顯了在末次間冰期開始之前的一個記錄空白,它揭示了一段持續了幾千年的冰層融化時期。

這一時期的冰的消失與海平面的急劇上升相吻合,表明當時西南極冰蓋的冰正在迅速融化。通過對存留在冰裡的古微生物進行DNA檢測,他們發現了大量可消耗甲烷的細菌。這些細菌的存在表明,冰原下的沉積物所釋放的甲烷氣體,可能也參與到了加速變暖的過程中。

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○ 藍冰樣本中的氣泡。| 圖片來源:AntarcticScience.com

與大多位於高地的東南極洲冰蓋不同,西南極洲冰蓋多位於海床之上,它被大面積的浮冰所包圍,這些被稱為冰架的浮冰保護著冰原的中心部分。當溫暖的海水流進冰架下的洞穴時,冰開始從下面融化,冰架變薄,使得中央區域的冰原非常容易受海洋溫度升高的影響。目前,研究人員正在西南極的思韋茨冰川上研究這個過程。

利用這次採集到的數據,研究人員為研究氣候變暖會如何影響漂浮的冰架而進行了模型模擬。這些冰架保護著冰原,減緩冰的流失速度。結果顯示,在溫度上升2℃的首個1000年裡,海平面將上升3.8米。大多數模型所模擬的海平面上升發生在冰架消失後,而這些冰架會在溫度升高的頭200年裡崩塌。

這是令研究人員感到憂心忡忡的模擬結果,尤其是如果持續性的海洋表面高溫會使得體量更大的東南極洲冰蓋融化,導致全球海平面上升得更加嚴重。另外,新的發現表明,西南極洲冰蓋可能正接近一個臨界點,這意味著溫度僅僅升高一點點,就可能引發冰原的突然融化,讓全球海平面上升幾米。

目前,研究表明,在下個一百年裡,全球海平面可能上升45-82釐米。據之前的一些研究認為,只有其中的5釐米是由南極洲造成的,大部分的海平面上升將主要由溫暖的海水和格陵蘭的冰蓋融化造成。但是,根據新的研究結果來看,南極洲所能“貢獻”的海平面上升幅度可能比預期的要大得多。

儘管197個國家在《巴黎協定》下籤下了承諾,要在本世紀末將全球變暖的趨勢控制在2℃之內,但新的研究結果顯示,即便是小幅度的氣溫上升,也可能會造成不可估量的影響。



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