1995年，10名阿根廷士兵目睹了一场前所未有的灾难，这场灾难从那时起改变了我们对气候变化的理解。
这些士兵驻扎在马蒂恩索基地，这是一组阴暗的钢制小屋，坐落在一块从海中突出的火山岩楔形物顶部，距离南极洲海岸50公里。该岛屿被一片覆盖1500平方公里的冰川冰原环绕——面积是曼哈顿的25倍。虽然冰架漂浮在海上，但它厚达200米——像基岩一样坚固。然而，上尉胡安·佩德罗·布吕克纳感觉到有些不对劲。融水形成了水塘，点缀在冰面上。他能听到潺潺的水声，水渗入一个向下延伸的裂缝网络中。日日夜夜，布吕克纳的士兵们都听到深沉的震动，听起来像地铁列车从他们的床下经过。隆隆声越来越频繁。
然后有一天，当队员们在其中一间小屋里吃午饭时，一声巨响震耳欲聋——“灾难性地响亮，像火山爆发一样，”布吕克纳回忆道。他们跑了出去。与他们的小岛屿接壤的冰架正在崩裂。这场剧变如此剧烈，他们担心破裂的冰会把岛屿从地基上撕裂，像原木一样滚入大海。他们在脚边放置了仪器，以警告他们地面是否开始倾斜。在紧张的几天后，这些人被直升机疏散到北部200公里的另一个站点。岛屿保住了，但地图永远改变了。
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布吕克纳和他的同事们目睹了拉森A冰架的崩塌，这是一次标志性事件。总而言之，随着温暖的夏季从南美洲底部进一步向下延伸到南极半岛的最北端，半岛东侧的四个冰架，包括拉森A，已经崩塌，呈现出从最北端向南朝南极大陆的 striking pattern。
一旦冰架消失，曾经在海边峡湾后方堆积如山的巍峨冰川就可以自由地滑入海洋。它们确实滑入了海洋，为海平面增加了可观的体积。科学家们仍然不知道是什么触发了冰架的破裂，也不知道未来的破裂何时会发生，因此他们难以估计冰川将以多快的速度将其冰块倾倒入海洋，从而导致海平面上升多少。尽管政府间气候变化专门委员会（IPCC）具有里程碑意义的2007年报告估计，到2100年海平面只会上升18至59厘米，但冰川学家担心，日益加速的气候变化可能会使冰川融化加速10倍，从而使海平面上升幅度远高于预期。冰架的破裂可能正是提供了这种反馈。
南极半岛仅占该大陆冰量的很小一部分，但它是“一个天然实验室，”科罗拉多州博尔德市国家冰雪数据中心的冰川学家西奥多·斯坎博斯说。“这是未来50到100年南极洲其他地区将要展开的电影的预告片。”
了解这一自然实验已成为当务之急。科学家们需要知道冰架正在以多快的速度解体，以及导致消亡的原因，以便他们能够更好地估计未来的海平面上升。“模型一次又一次地保守，并且低估了变化的幅度，”马萨诸塞大学阿默斯特分校的冰盖建模师罗伯特·德孔托说。“我们袖手旁观，等待数据。”最近前往冰冻大陆的考察队中的研究人员已经安装了仪器，这些仪器正在为科学家们提供他们需要的信息，而来自这些数据的最新预测令人震惊。
与UK211冰山的硬性碰撞
南极冰架首次有记录的消失发生在约25年前。拉森入口冰架，一块位于拉森A以北350平方公里的冰板，出现在1986年拍摄的卫星照片中，但到1988年另一张图像制作出来时，它的大部分已经消失了。没有人知道它是如何消失的。
1995年的南半球夏季让一些人开了眼界。正如拉森A经历了其现在臭名昭著的崩塌一样，北部60公里的古斯塔夫王子冰架也消失了。“解体来得完全出乎意料，”斯坎博斯说，他与英国南极调查局的科学家们多年来一直通过卫星持续监测该大陆的冰架。这些破裂的影响在该地区回荡。在古斯塔夫王子冰架消失之前拍摄的航空照片中，肖格伦冰川是一个光滑表面的羽状物，从大陆逐渐倾斜到峡湾深处，逐渐靠近冰架和海洋。但15年后，肖格伦冰川景象惨不忍睹，布满裂缝，中间塌陷。在古斯塔夫王子冰架消失后，肖格伦冰川以比以前快几倍的速度向海洋加速。宽度为20米的裂缝在其表面张开，因为下方600米厚的冰在向海变形的作用下被拉伸。巨大的冰山不受控制地从肖格伦冰川的前缘崩裂；现在这个前缘比以前向峡湾深处后退了15公里。
“流入冰架的每一条冰川，当冰架被移除时，都会突然加速，”斯坎博斯说。“不仅加速了一点点，而且加速了二倍、三倍、五倍，甚至快达八倍。”
七个夏季后，在2002年，拉森B冰架，位于拉森A以南，面积是曼哈顿的55倍，解体成数百块摩天大楼大小的碎片。“我们可以在几天前冰层厚达300米的地方看到鲸鱼，”阿根廷南极研究所的冰川学家佩德罗·斯卡瓦卡说，他事后不久乘坐飞机飞越该地点。“我们非常震惊。”
漂浮冰的消亡再次移除了稳定其后方冰川的后挡板。由于这种破裂，超过150立方公里的冰川冰从陆地滑入海洋。如此巨大的负荷已被移除，以至于地壳实际上正在从下方弹起。在拉森B崩塌后，安装在西部150公里的安弗斯岛基岩上的一个灵敏的GPS仪器显示，构造隆升的速度几乎增加了两倍，从每年0.3厘米增加到0.8厘米。
健康的冰架往往会剥落，或“崩解”出大型板状冰山，有时比罗德岛州还大。但拉森B的破裂方式却截然不同。来自中分辨率成像光谱仪（MODIS）卫星仪器的七张清晰图像，在35天内拍摄，显示拉森B分裂成数百座宽度约130米、深度160米、长度一公里或更长的冰山。这些冰山形状像俄罗斯方块游戏中下降的长而窄的几何积木，从冰架边缘滚落到海洋中，露出了蓝色冰川冰的横截面。研究人员以前从未见过这种崩解模式。冰架正在死于某种迄今未被认识的机制。
斯坎博斯和斯卡瓦卡首次尝试在2006年3月了解这种崩塌机制。在一个昏暗寒冷的日子里，一架阿根廷海军直升机降落在一座宽阔的板状冰山上，发生了危险的横向弹跳；飞行员被冰山均匀的乳白色颜色搞糊涂了，没有意识到他的旋转旋翼已经危险地降得太低了。斯坎博斯、斯卡瓦卡和其他四名科学家爬出了直升机。这座名为UK211的冰山自385公里以南的拉森C冰架崩解后已经存活了三年，但现在它正在漂流到半岛以北的温暖气候中。斯坎博斯和其他人希望将其用作冰架破裂的实验模型。
该团队安装了一个仪器站，名为AMIGOS（自动气象-冰地球物理观测系统），该系统将监测冰山不断恶化的健康状况。一个GPS单元跟踪冰山的位置，一个气象站测量风和温度，一台摄像机记录表面积雪融化。摄像机可以对准插入冰山中的一个标记杆，以显示积雪水平由于融化而下降的速度。摄像机还可以对准研究人员向冰山边缘外2.2公里处种植的一排杆子。如果那条线开始弯曲，则表明冰山正在软化和弯曲。
斯坎博斯和斯卡瓦卡跟踪UK211冰山长达八个月，通过卫星电话与AMIGOS通信。这座冰山最初为10公里乘12公里，慢慢缩小了一半。然后，在2006年11月23日，AMIGOS最后一次打电话回家。几天后，UK211冰山消失了，将AMIGOS送入海底。
UK211冰山经历了许多变化，但直接在其突然消亡之前的一个变化是积雪融化，将冰山表面变成了含水饱和的泥浆。斯坎博斯说，融水可能渗入冰山内部并使其不稳定。但该实验并未向他展示崩解的瞬间——只展示了导致崩解的原因。而且由于UK211是一座自由漂流的冰山，而不是冰架，斯坎博斯无法量化流入冰山的冰川将如何响应。
被困冰川学家找到出路
这些问题促使斯坎博斯在2010年加入了一次艰难但至关重要的考察，前往拉森B的一个残余部分，称为斯卡入口冰架。ICESat卫星上的激光高度计记录了流入拉森B和斯卡入口的冰川的变薄——如冰面降低所示——但高度计在那年早些时候就失效了。来自其他卫星的干涉合成孔径雷达测量提供了斯卡入口等冰架后方冰川流入海洋速度的长期平均值，但该技术无法捕捉到冰川涌动等突发事件。自2003年以来，GRACE卫星通过地球引力的变化测量了冰量损失，但分辨率模糊，为数百公里。
斯坎博斯预计斯卡入口冰架将在几年内崩塌，他想在那里地面上安装一系列传感器，以捕捉这场灾难。“我们想从一开始就观察这个过程，并且比我们从卫星上看到的更详细，”2010年，当我们在Nathaniel B. Palmer号上坐在室内时，他告诉我。Nathaniel B. Palmer号是一艘6000公吨的破冰船，为美国南极计划服务。“我们想看到最后的盛大表演。”
在2010年1月和2月为期57天的时间里，Palmer号沿着半岛向斯卡入口犁行，冲破厚达两米的季节性海冰。斯坎博斯和船上二十多名科学家希望尽可能靠近，以填补他们知识中的关键盲点。然而，他们仅在考察开始几天后就遇到了麻烦。严重的浮冰被洋流和风推到半岛上，阻止了Palmer号进入斯卡入口的直升机易达范围。因此，1月26日，斯坎博斯与包括阿拉斯加大学费尔班克斯分校的马丁·特鲁弗和艾琳·佩蒂特在内的其他四名冰川学家一起被安置在一个英国研究站。从那里，一架双水獭飞机将他们送往他们的第一个野外站点。该团队花了三个星期的时间乘坐飞机在斯卡入口冰架和流入其中的冰川之间往返。
在暴风雪消退的日子里，研究人员在斯卡入口和弗拉斯克冰川的下游安装了AMIGOS（他们计划在2013年在豹纹冰川的下游安装另一个AMIGOS）。在弗拉斯克冰川和豹纹冰川的较高处，他们安装了更简单的气象和GPS站。在俯瞰斯卡入口的海岸悬崖上，他们安装了一台可操纵的摄像机。
斯坎博斯团队成员在斯卡入口冰架上遇到了意想不到的情况。当他们在营地内外挖掘时，他们的铲子陷入了空洞——隐藏在薄薄的雪壳下的冰缝中。有一天，飞机的飞行员腰部以下陷进了另一个隐藏的裂缝中。这些裂缝以前可能被较厚的积雪覆盖，但炎热的夏季已经融化了积雪，使裂缝暴露出来——正如布吕克纳和他的阿根廷士兵在拉森A冰架的最后几天所看到的那样。
很快，在一个夏季，斯卡入口冰架将跨越一个临界阈值。反复的融化和再冻结循环将使其表面硬化，直到它可以容纳大型融水池。这些水池将排入暴露的裂缝中。随着水在裂缝中积聚，其重量将使裂缝更深——“像楔子一样，”斯坎博斯说——直到它们到达冰的底部，崩解出一块长而细的俄罗斯方块冰山。一条裂缝的破裂将产生冲击波，这将引发靠近陆地边缘的其他裂缝。整个冰架可能在短短几天内——甚至仅仅几个小时内解体。
这就是斯坎博斯认为斯卡入口将消亡的方式。AMIGOS将让他检验这个理论。他们的摄像机将显示融水池的形成、裂缝的张开以及水池排入裂缝的情况。杆线的照片将显示冰架的拉伸和弯曲。山脊顶部的摄像机将记录冰山崩解的模式。弗拉斯克冰川和豹纹冰川上的AMIGOS将显示，随着阻挡它们的冰架崩塌，冰川是如何加速的。通过在每条冰川上设置上游和下游站点，斯坎博斯将看到冰川响应的动态性质——冰川底部在较高处加速之前加速的方式，从而导致冰川拉伸、变薄并像肖格伦冰川那样隆起裂缝。斯坎博斯说，斯卡入口冰架“正处于崩溃的边缘”。
岩石、数据、剪刀
南极半岛上失去冰架的冰川确实以每年5到10米的速度快速变薄。这些数据来自现已失效的ICESat以及最近飞机的激光测高测量。关键问题是，这个速度与自上一个冰河时代12000年前结束以来发生的逐渐变薄相比如何——特别是，最近的冰架破裂是否真的是史无前例的。伯克利年代地质中心的地质学家格雷格·巴尔科当时在Palmer号上，他想回答这个问题。
在一个寒冷、阴沉的早晨，一架直升机将巴尔科和我从Palmer号运送到西部30公里的肖格伦冰川。就在古斯塔夫王子冰架破裂之前，早在1995年，肖格伦峡湾还容纳着600米厚的冰层，但现在它容纳的是海水。
直升机将我们降落在一个峡湾旁光秃秃的圆形山峰上。山峰灰白相间的层状基岩被磨成光滑的曲线，并布满了刮痕——这些是更年轻、更厚的肖格伦冰川在数千年前骑过这片地形时留下的疤痕。“这被抛光得真漂亮，”巴尔科评价基岩。“看起来就像上周才消融冰川一样。”周围散落着与基岩不匹配的石头——这里有一块棕色的火山砾石，那里有一块花岗岩。肖格伦冰川从远处将它们带进来，并在冰融化时将它们丢弃在现在的位置。
巴尔科使用这些奇怪的岩石来计算肖格伦冰川在数千年内变薄的速度。他选择了上坡的路，在不同的海拔高度收集岩石。回到家后，他分析了这些岩石，通过测量宇宙射线撞击石头时形成的稀有同位素铍-10的微量，来了解它们暴露在阳光下的时间有多长。通过测量山脉不同高度的岩石看到阳光的时间有多长，巴尔科可以计算出冰川变薄和重新暴露山脉的速度有多快。
考察一年后，巴尔科分析了从肖格伦和德里加尔斯基两条冰川周围采集的岩石。他的结果表明，在过去4000年中，冰川至少经历过一次重大退缩——表明古斯塔夫王子和拉森A冰架在该时间内至少崩塌过一次。
由于船只在浮冰中遇到问题，巴尔科从未到达拉森B，但领导2010年考察的海洋地质学家尤金·多马克已经估计了拉森B冰架的年龄。多马克是汉密尔顿学院的环境研究教授，他设法在早期的航行中到达了拉森B地区。他的团队从拉森B崩塌前覆盖的部分海底钻取了几个三米长的沉积物柱。从公海下采集的岩芯通常会被称为硅藻的微小植物染成绿色，这些硅藻在死亡后沉降到海底，但这个岩芯中没有。由磨碎的冰川产生的层层细砂泥表明，拉森B在该地区遮蔽了至少11000年。岩芯中的地层通过分析称为有孔虫的微小生物留下的贝壳中的碳-14含量来确定年代。
一万一千年是多马克岩芯到达的最深处。然而，他说，拉森B可能持续存在到10万年前，即上一个冰河时代的开始。巴尔科和多马克的结果加在一起表明，南极半岛最北端的冰架在近代历史上来来去去。但随着冰架崩塌链从半岛尖端向南极大陆延伸，到达拉森B和斯卡入口，它现在正在进入历史异常的险恶领域。
内爆，然后加速
在Palmer号返回智利蓬塔阿雷纳斯港口十八个月后，斯坎博斯回顾了通过卫星传输到他在博尔德办公室的数据。斯卡入口冰架仍然没有崩塌——但地面上的仪器已经揭示了其他完全出乎意料的见解。例如，研究人员曾假设，即使半岛的冰架经历了残酷的夏季，冬季仍然会用新的积雪滋养它们。然而，当斯坎博斯和他的团队在2010年11月返回维修站时，他们发现斯卡入口冰架上布满了裸露的裂缝，他们的飞机无法降落。当双水獭飞机从头顶掠过时，他们九个月前留下的靴子和滑橇痕迹仍然清晰可见：本应以新雪滋养斯卡入口的冬天，反而使它离崩塌更近了一步。
另一个意外发生在同年的7月14日至15日，在极地冬季的黑暗深处。斯卡入口的AMIGOS报告了一次热浪。温度突然飙升了43摄氏度，达到10摄氏度的最高温度——在博尔德是衬衫袖子的天气。热量是由西风“焚风”驱动的，当空气沿半岛山脉下滑时，空气被压缩和变暖而形成。与此同时，埋在AMIGOS站点冰层下几米处的温度传感器记录到了一股暖脉冲——表明来自融雪的水正在向下渗透。
没有人知道这些焚风发生的频率——但是，斯坎博斯说，“我们可能会遗漏一些重要的事实。”过去30年中，从南极洲海岸线吹来的风的平均速度增加了10%到15%。现在，风每年从南极洲表面刮走500亿到1500亿公吨的雪，将其吹入海洋，在那里融化。随着风力增强，冲刷可能会加剧，可能会以无人预料的方式使冰架的前景恶化。
更重要的是，多马克安装在拉森B和斯卡入口周边基岩露头周围的三个精密GPS单元显示，该地区现在的隆升速度为每年1.8厘米。多马克说，重冰川的消失使下方的地壳得以反弹——“非常快”，远高于距此150公里的GPS站估计的0.8厘米。当斯卡入口冰架内爆，其后的冰川涌入海洋时，构造隆升的速度将再次增加。多马克说，测量这种隆升，你就可以估计出冰川倾泻出的冰量。在斯卡入口这样做，你就可以更好地预测随着其他冰架在更南的地方屈服，将有多少冰消失。
更多冰架将会崩塌是一个不容置疑的结论。零摄氏度的平均夏季温度似乎代表了冰架可以存在的最高温度。夏季平均温度为零摄氏度的无形线正在沿着南极半岛尖端向南极大陆蔓延，同时平均年温度也在升高。这条线穿过的每一个冰架都在十年左右的时间内崩塌了。紧随拉森B和斯卡入口之后，是拉森C冰架，它覆盖了49000平方公里——是马里兰州的两倍大，或约为820个曼哈顿。流入拉森C的冰川冰比所有其他已崩塌冰架的总和还要多。它的北端已经出现了夏季融水池。
更令人担忧的是悬挂在南极大陆上的冰架，它们支撑着更大的冰川，如松岛冰川、斯韦茨冰川和托滕冰川。它们因较暖的洋流从底部融化，而不是从顶部向下融化。结果是一样的：自1994年以来，松岛冰川仅变薄了15%，但其后的巨大冰川加速了70%。
冰架破裂对冰川消亡的全面影响将在一段时间后才能为人所知。斯坎博斯、特鲁弗和佩蒂特在2011年发表的一项研究发现，即使在失去冰架15年后，一条冰川仍在继续加速：罗赫斯冰川（曾经流入古斯塔夫王子冰架）现在的速度已达到以前的九倍。
冰川流速的这种加速可能解释了NASA喷气推进实验室的埃里克·里格诺特和伊莎贝拉·维利科尼亚最近的观察。他们发现，南极洲的冰量损失率实际上每年增加约25立方公里。2007年IPCC对到2100年海平面上升18至59厘米的估计没有考虑到任何这些冰架效应。里格诺特说，这些估计“实际上发出了错误的信息”。“它们可能偏差了两到三倍。”他说，到2100年，“你很容易看到海平面上升一米。”赫尔辛基理工大学的马丁·维米尔在2009年发表的一项分析中，估计海平面上升幅度在75至190厘米之间。
这些暗示促使人们进一步监测拉森地区——这个地区惩罚那些试图窥探其秘密的人。在2010年Palmer号考察之前，多马克曾五次乘坐早期研究航行到该地区，其中三次由于残酷的浮冰从未到达其地理目标。“这可能真的令人沮丧，”他承认。但重要的问题注定会让他和斯坎博斯一次又一次地回来。