格陵兰和南极洲的冰川正以惊人的速度流失冰层，而温暖的空气并非唯一原因。
科学家们越来越认同，温暖的海洋正在渗入冰层下方，并从底部向上融化冰川。
科学家表示，这在格陵兰是一个日益严重的问题，并且可能已经成为南极洲冰川融化的主要驱动因素。但是，尽管科学家们知道温暖的海水正在与两地的冰前沿相互作用，但究竟是什么驱动了这种现象——以及气候变化可能在其中扮演什么角色——仍然是一个悬而未决的问题。
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科学家们一致认为，驱动这一过程的不仅仅是海洋的整体变暖。相反，涉及风和海洋环流模式的复杂系统正在帮助驱动自然产生的温暖海水更靠近冰缘。现在，科学家们正在努力弄清楚这究竟是为什么发生，气候变化是否在其中发挥作用，以及世界上最大的冰盖的未来可能会怎样。
南极的麻烦
上周发表在《自然-地球科学》杂志上的引人注目的新研究再次敲响了南极融化和海洋日益增长的影响力的警钟。一项雄心勃勃的测绘项目表明，南极洲海岸线周围，特别是西南极洲的所有冰川都在向内陆退缩（气候 wire，4 月 4 日）。
科学家们普遍认同，南极洲冰川的退缩主要是由渗入冰下方的温暖海水驱动的——过去几年的多项研究已经证实了这一过程。随着冰层融化，冰川底部与海底基岩连接的点（通常称为“接地线”）向内陆退缩，这可能导致冰川变得不稳定，并且随着时间的推移流失更多冰层。
这项研究仅显示了冰层流失的程度，并未深入探讨驱动它的确切机制。但是，通过强调实际发生的破坏程度——地图表明南极洲每年正在流失约 80 平方英里的接地冰面积——它再次提出了是什么驱动了所有这些温暖海水的问题。确定它究竟来自哪里，以及其影响在未来几十年可能如何变化，是科学家们可以改进他们对未来冰层流失和海平面上升预测的一个关键途径。
利兹大学首席研究作者汉内斯·康拉德上周在接受 E&E 新闻关于这项研究的采访时指出，这个过程可能与气候驱动的海洋逐渐变暖关系不大，而更多地与驱动自然产生的温暖海水到达冰前沿的特定物理过程有关。
他说：“更确切地说，在事件中或在某些时期，温暖的海水以某种方式被泵送到这些冰川并驱动它们的退缩。” “但问题是，为什么这种温暖的海洋水会不时地到达冰架下？”
科学家们越来越相信，南极洲周围的风是答案的重要组成部分。这些风可以帮助驱动自然产生的温暖海水绕大陆流动，并在合适的条件下，将其推向更靠近冰盖的地方。
影响南极冰盖的大部分温暖海水被认为属于一个被称为“绕极深层水”的大型自然产生的温暖水团。绕极深层水最初是由来自其他温暖地区的海洋混合形成的，现在已成为南大洋的一个固定组成部分。
这种水团非常咸且密度高，导致它沉入南大洋表面附近较冷、密度较低的水下方。根据华盛顿大学冰川专家埃里克·斯泰格的说法，在南极洲的整个周边地区都可以找到它，通常在水面以下约 1,600 英尺的深度。正是这种绕极深层水被认为是驱动大陆周围冰川融化的原因。
“尽管绕极深层水在过去几十年中可能升温了约十分之一度，但这种升温可能不是观察到的冰川变化的原因，” 斯泰格在给 E&E 新闻的电子邮件中说。“更重要的是，已经温暖的海水是否到达了冰川前沿，冰架下方。”
过去几年的多项研究表明，南极洲周围风模式的变化可能会改变驱动这种温暖底层水运动的洋流，有时会导致比平时更多的水在冰盖周围涌出。
其中一些研究表明，这些风模式的暂时性变化可能与厄尔尼诺和拉尼娜条件之间的转变密切相关。厄尔尼诺和拉尼娜事件会导致太平洋不同地区变暖和降温，而这些热量转移反过来又会暂时改变热带地区的某些大气环流模式，这对远至南极洲的风产生了连锁反应。
例如，今年早些时候发表在《自然-地球科学》杂志上的一篇论文 表明，厄尔尼诺年与西南极洲更高的降雪率和更高的底部融化率有关，这可能与相关的风模式变化有关。过去几年的其他研究也对厄尔尼诺相关南极融化率的增加得出了类似的结论。
另一方面，2014 年发表在《科学》杂志上的一篇论文 发现，2012 年强烈的拉尼娜事件可能产生了相反的效果，使得较冷的海水更容易接近冰盖，并有助于降低融化率。
不仅仅是西南极洲容易受到风模式变化的影响。最近的研究表明，南极洲周围的风也帮助驱动了东南极洲托滕冰川的底部融化，托滕冰川是一个巨大的冰川，有时被称为南极洲的“沉睡巨人”。
11 月发表在《科学进展》杂志上的一项研究 表明，当附近的南极风以特定的方式活动时，托滕冰川的冰层流失往往最大，这有助于将较冷的表层水扫到一边，并允许较温暖的底层水涌出并渗入冰架下方。
与气候变化的联系
风在一定程度上确实会逐年自然波动。可能驱动西南极洲融化率暂时性变化的厄尔尼诺和拉尼娜事件也是自然现象。但领导最近托滕冰川研究的德克萨斯大学奥斯汀分校冰川专家查德·格林指出，气候变化也被认为对南极洲的风模式有影响。
他指出，在托滕冰川周围，一些模型表明，随着气候变暖，驱动南极洲周围某些主要洋流的风将变得更加强烈，将这些洋流进一步向南推。如果发生这种情况，这些洋流可能有助于将寒冷的表层水从极地推开，并将温暖的底层水推向更靠近冰盖的地方。
他指出，在快速融化的西南极洲，风模式可能与热带地区的变化联系更紧密。与厄尔尼诺现象的强烈联系表明，太平洋的海洋温度可能总体上是驱动冰盖这一部分周围风和融化率的重要因素。这意味着太平洋长期气候驱动的变暖也可能对影响冰川融化的条件产生渐进的影响。
加州大学欧文分校的冰川专家埃里克·里格诺特表示，这一过程的一个主要因素是热带地区变暖的速度快于南极（北极的情况恰恰相反，北极变暖的速度快于地球上任何其他地区）。变暖速度的这种差异导致赤道和南极洲之间的温度梯度发生变化，从而改变了空气在全球范围内的流动方式。
他说，因此，一些研究预测，向东流动的风流可能会增强并向南推向南极洲，从而导致“更多的次表层海洋热量向大陆输送”。
斯泰格表示，太平洋已经经历了一些变化，这些变化可能正在推动最近南极洲周围温暖水上涌的增加。例如，他指出，科学家们观察到西太平洋长期变暖的趋势和东太平洋近期降温的趋势。此外，受厄尔尼诺现象强烈影响的太平洋地区最近已开始转移。
但就目前而言，他补充说，与气候变化的直接联系仍然“复杂”，并且取决于在多大程度上，观察到的太平洋变化（反过来又影响南极洲）是由人为造成的全球变暖驱动的。
“这是一个活跃的研究领域，但到目前为止，对此还没有定论，” 他说。
如果这些过程还不够复杂，里格诺特指出，影响格陵兰温暖海水入侵的因素与南极洲的因素完全不同。由于北极变暖的速度快于世界其他地区，一些研究表明，某些极地风模式也在发生变化。结果可能各不相同——有时，它们可能会将寒冷的极地空气向南输送到欧洲或北美东海岸。
但里格诺特指出，“在其他地方，如格陵兰，它将热带海水和温暖气团带到比过去更北的地方。”
也就是说，气候驱动的极地风模式变化仍然是气候科学家们热衷讨论的话题，他们仍在努力了解快速变暖的北极究竟将如何影响全球其他地区的大气和海洋环流模式。在理解格陵兰和南极冰盖方面，也存在其他挑战。
里格诺特指出，收集冰盖边缘的海洋温度的现场数据本身就是一个挑战，尤其是在偏远的南极洲。科学家们也仍在努力改进他们用来预测气候变化将如何影响这些过程的海洋环流模型。
“但我相信它会改变，” 他补充道。“这些模型正在不断进步；人们正在更加协调一致地努力解决这些问题。”
这在很大程度上是因为冰-洋相互作用已成为气候科学家对冰层流失和海平面上升预测的关键组成部分。尤其是在南极洲，海洋驱动的融化被认为是冰层流失的主要驱动因素。由于南极洲目前的变暖速度不如世界其他一些地区——当然也不如北极快——冰盖顶部的表面融化并不是一个迫在眉睫的问题（尽管随着持续变暖，它肯定会成为一个更大的因素）。
在快速变暖的格陵兰，大部分冰层流失仍然来自表面融化，这可能是由气温上升驱动的。但海洋驱动的冰川融化被认为是日益增长的驱动因素，并可能加剧大气变暖造成的损失。
在这两个地方，温暖海水的影响仍然是一个复杂的研究领域，远比仅用海洋的整体变暖所能解释的要复杂得多。了解水来自哪里以及原因，甚至驱动其到达冰缘的自然过程，就已经足够复杂了。科学家们仍在努力确定人为造成的气候变化在多大程度上已经影响了这些过程，以及它们在未来可能如何变化。
但里格诺特表示，近年来，随着这个问题成为科学家关注的焦点，研究人员已经取得了实质性进展。他相信，日益增长的兴趣将继续快速推动科学发展。
“我认为在未来几年，我们将取得很大进展，” 他说。
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