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意大利埃里切—如果您将地球两极视为异卵双胞胎,那么近年来北极一直像个野孩子,而南极则稳步前进。受夏季高温的影响,北极海冰自2005年以来已多次萎缩至创纪录的低覆盖率,但今年冬天又反弹至其长期平均范围的95%以内。相比之下,南极洲拥有约占世界冰川储量90%的冰,通常以更庄重的方式融化冰层。
然而,来自一个名为ANDRILL的南极地质研究钻探项目的新证据表明,最南端的大陆拥有比之前认为的更为活跃的历史——这种历史可能预示着其冰盖会在某个未知的温室气体阈值处突然收缩,可能在本世纪开始。尤其令人担忧的是,科学家们在地质数据中看到了证据,这可能意味着广阔的东南极冰盖(至少占该大陆冰量的五分之四)比之前认为的更不易抵抗融化。
ANDRILL 是德国、意大利、新西兰和美国的科学家之间的合作项目,于 2007 年从南极洲罗斯岛附近麦克默多海峡南部的海底提取的一根 3,734 英尺长的岩芯中获得了证据。
此前,在 2006 年 10 月至 2007 年 1 月期间从麦克默多冰架提取的一根岩芯表明,西南极冰盖经常前进和后退。当 ANDRILL 科学家于 4 月 6 日至 11 日在此地会面以整合岩芯结果时,地质学家和气候建模师们正在思考在更大的东南极冰盖中观察到的活跃迹象。
与气候模拟所表明的相反,该项目的联合首席科学家大卫·哈伍德说,“大自然似乎给了我们一个冰盖来来往往的记录。”
南部麦克默多海峡岩芯提供了明确的证据,表明在始于大约 2000 万年前中新世的 600 万年时间里,大约经历了 74 个冰盖积累和退缩的周期。冰盖出乎意料的活跃性让 ANDRILL 气候建模师们正在考虑哪些输入或软件调整可以使模拟产生在地质记录中看到的那种活跃性。他们目前的模型表明,即使岌岌可危的西南极冰盖屈服于当前的变暖趋势,更大的东南极冰盖也应该顽固地抵抗融化。根据模拟,只有当大气二氧化碳水平至少是工业化前水平的八倍时,东南极冰盖才会融化。冰盖的所谓滞后现象,或对变化的抵抗力,现在受到了质疑。
马萨诸塞大学阿默斯特分校的建模师兼地质学家罗伯特·德孔托说,政策影响是严峻的。“我们的模型可能大大低估了情况会变得多么糟糕,”他说,并指出全球许多人口中心都位于海平面几米之内。在观察到中新世早期的融水迹象后,德孔托说,“我们看到冰川退缩的速度和幅度都比任何模型预测的都要快得多。”
南极冰盖约占世界淡水储量的三分之二。仅西南极冰盖的融化就会使海平面上升估计 20 英尺,但如果东南极冰盖也屈服,再加上格陵兰冰盖,海平面可能会上升 200 英尺以上。对于靠近海平面的主要人口中心,如纽约市、佛罗里达州大部分地区以及几乎整个孟加拉国来说,这将是灾难性的。没有人期望冰盖在一夜之间消失——即使是最糟糕的时间表也跨越数个世纪——而且关于它们命运的不确定性仍然存在,但来自 NASA 卫星的雷达高度计表明,东南极冰盖以及大部分西南极冰盖都在发生融化。研究人员表示,冰盖融化的影响可能在一生中显现出来,因为海底洋流会受到扰乱,天气模式也会发生转变。
德孔托的合作者,宾夕法尼亚州立大学的气候建模师大卫·波拉德说,模型预测与岩芯数据之间令人困惑的差异的答案可能在于对南极洲本身的错误假设。例如,波拉德说,东南极冰盖下方的某些陆地部分可能比目前认为的要低得多。在那种情况下,如果变暖的海洋剥离了周围的冰架,那么冰盖的很大一部分可能会滑入海洋。他补充说,当冰川滑过洼地时形成的冰下湖泊可能具有被低估的作用。德孔托说,极地平流层云也需要进一步研究。他说,有迹象表明,它们充当红外线反射器,这可能以模型尚未考虑的方式促进冰盖融化。
无论是什么原因,南极冰盖活跃性的关键证据都来自岩芯的地层记录。沉积学家研究了它的相,即区分每个地层的可见特征,以指示周围环境的冷暖程度。麦克默多海峡的相反复从“近冰”变化到“远冰”,“近冰”的特征是裂缝、刮擦和较大的粒度,表明冰川隆隆驶过;“远冰”的特征是层状沉积物和海洋化石,表明无冰海洋环境中拍打的波浪。
来自岩芯的其他许多证据也支持南极洲过去存在广泛气候波动的观点。例如,在岩芯中发现的花粉数量出现峰值,表明附近有开花植物。柱状图中各种有机分子的水平反复上升和下降,表明微生物和贝类在温暖时期蓬勃发展,在寒冷时期衰退。漂砾(冰川携带和沉积的沉积岩块)的存在或不存在也表明南极气候的波动。意大利国家地球物理和火山学研究所的联合首席科学家法比奥·弗洛林多指出,岩芯中磁性矿物的激增也可能标志着变暖趋势。内布拉斯加大学林肯分校的沉积学家克里斯托弗·菲尔丁在回顾记录时说,在南极洲最温暖的时期,它一定类似于今天的巴塔哥尼亚,那里的冬季平均气温在零度以下几度,夏季高温偶尔会达到华氏 80 度。
然而,菲尔丁、德孔托和其他人一致认为,岩芯数据并非结论性的。麦克默多海峡岩芯提供了观察东南极和西南极冰盖行为的一个针孔视角,但代价是极难解释。科学家们期望从其他南极研究中获得更确凿的答案,包括计划在库尔曼高地(也在罗斯岛附近)进行的预期中的第三个 ANDRILL 项目。
内布拉斯加大学地球科学家哈伍德说,已经有足够的证据让决策者采取行动应对全球变暖,以期防止南极洲冰川的急剧融化。“这根岩芯将在未来 20 到 30 年内进行研究,”他指出,但他也补充说,它所包含的中新世时代的证据强烈表明,指望南极洲冰盖的稳定性将是一个错误。“我们看到了两到三个冰盖崩塌时期,包括一个看起来是突然发生的时期,伴随着非常快速的冰川消融。”