一些专家将这一消息视为一线希望:科学家发现,最近南极洲东部的降雪量增加,这可能会减少南极洲西部的大量融化,从而减少海平面上升。这个前景令人欣慰,因为我们这个世界底部巨大的冰冻沙漠蕴藏着大约 200 英尺的潜在海平面上升。但其他科学家认为,事情并非如此简单。
长期以来,科学家们一直认为,气温上升会导致空气中可以容纳的水汽量增加。他们还怀疑这会导致南极洲的降雪量增加,但观测数据很少,而且分布稀疏。因此,美国宇航局的研究科学家 Brooke Medley 和她的同事分析了从南极洲东部非洲南端正南方向的毛德皇后地厚厚冰盖中提取的 500 英尺深的冰芯。
如此长的冰芯包含着 2000 年前的降雪记录,这使得研究小组发现,今天的降雪量比工业化前时代高出 25%。更重要的是,当研究小组将观测结果与全球气候模型进行比较时,他们发现降雪量的积累速度超过了模型预测——这一结果可能意味着海平面不会像之前认为的那样上升那么多。“这并非全是厄运和沮丧,”Medley 说。该团队本月早些时候在《地球物理研究快报》上发表了结果。
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但是,为什么降雪增加意味着海洋上升减少呢?答案与南极洲微妙的质量平衡有关——通过降雪获得的冰量与通过融化损失的冰量之间的差异。在一个气候恒定的世界中,这种差异将为零;巨大的冰盖部分会增加质量,而其他部分会减少质量。“这是一种平衡行为,或者说,是两种过程之间的拉锯战,”Medley 说。即使更强烈的融化会带走越来越多的冰,但增加的水会蒸发到大陆周围的寒冷空气中,并作为雪落回冰盖上。大陆可能会发生一些形态变化,可能融化的西部冰盖较低,多雪的东部冰盖较高,但质量保持不变,不会导致海平面上升。
然而,当其中一个过程占据上风时,就会发生不平衡——这将导致冰盖要么增大,降低海洋的高度,要么缩小,升高海洋的高度。今天南极洲的情况似乎就是这样。普遍的观点是,由于冰川涌向海洋,冰山破碎入海以及融水汇集在地表造成的融化量,远远超过了增加的降雪量。毫无疑问,大陆会缩小,海洋会上升。最大的问题是上升幅度会有多大。
不幸的是,答案并不像在基本代数方程中加减冰那样简单。“一方面,如果我们只看降雪量,它会减轻质量损失,”哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站的地球物理学家 Indrani Das 说。“但是,降雪量增加是有代价的。”
代价是各种副作用,这些副作用将继续迫使海平面上升,而不是下降。随着时间的推移,冰盖似乎以慢动作从陆地向下流入海洋,并作为冰架延伸到水面上。德国波茨坦气候影响研究所的气候科学家 Anders Levermann(他没有参与这项新研究)表示,增加降雪量可以使更多的冰进入海洋。这是因为雪部分落在陆地上,在那里它增加了表面高度,部分落在漂浮的冰架上,在那里它实际上将冰架向下推入水中。结果是坡度更陡峭,从而导致流速更快。而且这种影响不小——2012 年,Levermann 与人合著了一项研究,证明额外降雪产生的冰的 30% 到 65% 会滑回海洋。
风是另一个因素。瑞士联邦理工学院的雷达气象学家 Alexis Berne 和他的同事去年发表了一项研究,认为雪花在落地前会消失——是的,消失。原因是寒冷干燥的气流,称为下降风,它从高冰高原向下流向海岸。当雪落在海岸附近时,它会遇到这种空气并变成水蒸气。“这就像一个魔术师,”拉蒙特-多尔蒂的地球物理学家 Marco Tedesco 说。“你那里有雪,然后——砰——它就进入大气层了。”
Berne 的研究估计,下降风可能会导致南极洲东部边缘的降雪量减少 35%。虽然他的团队尚未计算出具体数字,但他怀疑,全球变暖只会使这种影响更加极端。尽管 Medley 的研究发现降雪量有所增加,但 Berne 怀疑这种影响可能不会持续。Tedesco 甚至认为,那些风可能已经将雪吹到了 Medley 的测试地点。
很容易理解为什么像英国布里斯托大学的冰川学家 Jonathan Bamber 这样的科学家对将 Medley 的研究结果推断到未来感到不安。“这是一个有趣的故事,但我认为你如何讲述它真的取决于你位于温度曲线上的哪个位置,”他说。证据来自格陵兰岛,那里变暖的速度比南极洲快得多。在那里,气温上升导致雪晶体合并成比以前更大的颗粒。根据 Tedesco 和同事在 2016 年进行的一项研究,这降低了它们的反射率,使它们比以前吸收更多的阳光,因此融化得更快。换句话说:降雪量增加可能——再一次——导致融化增加。
幸运的是,南极洲远没有格陵兰岛那么温暖,而且它的寒冷受到强烈的极地风的保护。但如果气温急剧上升,Tedesco 和 Bamber 都认为,今天在格陵兰岛看到的相同过程很可能会在南极洲发生。
最后,许多科学家认为,降雪是否真的能缓解海平面上升尚不清楚。然而,科学家们对整体情况达成了一致。国家冰雪数据中心的资深研究科学家 Theodore Scambos 指出,在气候变暖的情况下,南极洲将会缩小。Tedesco 说,情况的严重性是显而易见的。“南极洲是一个沉睡的巨人,它正在迅速醒来。”