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義大利埃裡切—如果您將地球兩極視為異卵雙胞胎,那麼近年來北極一直像個野孩子,而南極則穩步前進。受夏季高溫的影響,北極海冰自2005年以來已多次萎縮至創紀錄的低覆蓋率,但今年冬天又反彈至其長期平均範圍的95%以內。相比之下,南極洲擁有約佔世界冰川儲量90%的冰,通常以更莊重的方式融化冰層。
然而,來自一個名為ANDRILL的南極地質研究鑽探專案的新證據表明,最南端的大陸擁有比之前認為的更為活躍的歷史——這種歷史可能預示著其冰蓋會在某個未知的溫室氣體閾值處突然收縮,可能在本世紀開始。尤其令人擔憂的是,科學家們在地質資料中看到了證據,這可能意味著廣闊的東南極冰蓋(至少佔該大陸冰量的五分之四)比之前認為的更不易抵抗融化。
ANDRILL 是德國、義大利、紐西蘭和美國的科學家之間的合作專案,於 2007 年從南極洲羅斯島附近麥克默多海峽南部的海底提取的一根 3,734 英尺長的巖芯中獲得了證據。
此前,在 2006 年 10 月至 2007 年 1 月期間從麥克默多冰架提取的一根巖芯表明,西南極冰蓋經常前進和後退。當 ANDRILL 科學家於 4 月 6 日至 11 日在此地會面以整合巖芯結果時,地質學家和氣候建模師們正在思考在更大的東南極冰蓋中觀察到的活躍跡象。
與氣候模擬所表明的相反,該專案的聯合首席科學家大衛·哈伍德說,“大自然似乎給了我們一個冰蓋來來往往的記錄。”
南部麥克默多海峽巖芯提供了明確的證據,表明在始於大約 2000 萬年前中新世的 600 萬年時間裡,大約經歷了 74 個冰蓋積累和退縮的週期。冰蓋出乎意料的活躍性讓 ANDRILL 氣候建模師們正在考慮哪些輸入或軟體調整可以使模擬產生在地質記錄中看到的那種活躍性。他們目前的模型表明,即使岌岌可危的西南極冰蓋屈服於當前的變暖趨勢,更大的東南極冰蓋也應該頑固地抵抗融化。根據模擬,只有當大氣二氧化碳水平至少是工業化前水平的八倍時,東南極冰蓋才會融化。冰蓋的所謂滯後現象,或對變化的抵抗力,現在受到了質疑。
馬薩諸塞大學阿默斯特分校的建模師兼地質學家羅伯特·德孔託說,政策影響是嚴峻的。“我們的模型可能大大低估了情況會變得多麼糟糕,”他說,並指出全球許多人口中心都位於海平面幾米之內。在觀察到中新世早期的融水跡象後,德孔託說,“我們看到冰川退縮的速度和幅度都比任何模型預測的都要快得多。”
南極冰蓋約佔世界淡水儲量的三分之二。僅西南極冰蓋的融化就會使海平面上升估計 20 英尺,但如果東南極冰蓋也屈服,再加上格陵蘭冰蓋,海平面可能會上升 200 英尺以上。對於靠近海平面的主要人口中心,如紐約市、佛羅里達州大部分地區以及幾乎整個孟加拉國來說,這將是災難性的。沒有人期望冰蓋在一夜之間消失——即使是最糟糕的時間表也跨越數個世紀——而且關於它們命運的不確定性仍然存在,但來自 NASA 衛星的雷達高度計表明,東南極冰蓋以及大部分西南極冰蓋都在發生融化。研究人員表示,冰蓋融化的影響可能在一生中顯現出來,因為海底洋流會受到擾亂,天氣模式也會發生轉變。
德孔託的合作者,賓夕法尼亞州立大學的氣候建模師大衛·波拉德說,模型預測與巖芯資料之間令人困惑的差異的答案可能在於對南極洲本身的錯誤假設。例如,波拉德說,東南極冰蓋下方的某些陸地部分可能比目前認為的要低得多。在那種情況下,如果變暖的海洋剝離了周圍的冰架,那麼冰蓋的很大一部分可能會滑入海洋。他補充說,當冰川滑過窪地時形成的冰下湖泊可能具有被低估的作用。德孔託說,極地平流層雲也需要進一步研究。他說,有跡象表明,它們充當紅外線反射器,這可能以模型尚未考慮的方式促進冰蓋融化。
無論是什麼原因,南極冰蓋活躍性的關鍵證據都來自巖芯的地層記錄。沉積學家研究了它的相,即區分每個地層的可見特徵,以指示周圍環境的冷暖程度。麥克默多海峽的相反覆從“近冰”變化到“遠冰”,“近冰”的特徵是裂縫、刮擦和較大的粒度,表明冰川隆隆駛過;“遠冰”的特徵是層狀沉積物和海洋化石,表明無冰海洋環境中拍打的波浪。
來自巖芯的其他許多證據也支援南極洲過去存在廣泛氣候波動的觀點。例如,在巖芯中發現的花粉數量出現峰值,表明附近有開花植物。柱狀圖中各種有機分子的水平反覆上升和下降,表明微生物和貝類在溫暖時期蓬勃發展,在寒冷時期衰退。漂礫(冰川攜帶和沉積的沉積岩塊)的存在或不存在也表明南極氣候的波動。義大利國家地球物理和火山學研究所的聯合首席科學家法比奧·弗洛林多指出,巖芯中磁性礦物的激增也可能標誌著變暖趨勢。內布拉斯加大學林肯分校的沉積學家克里斯托弗·菲爾丁在回顧記錄時說,在南極洲最溫暖的時期,它一定類似於今天的巴塔哥尼亞,那裡的冬季平均氣溫在零度以下幾度,夏季高溫偶爾會達到華氏 80 度。
然而,菲爾丁、德孔託和其他人一致認為,巖芯資料並非結論性的。麥克默多海峽巖芯提供了觀察東南極和西南極冰蓋行為的一個針孔視角,但代價是極難解釋。科學家們期望從其他南極研究中獲得更確鑿的答案,包括計劃在庫爾曼高地(也在羅斯島附近)進行的預期中的第三個 ANDRILL 專案。
內布拉斯加大學地球科學家哈伍德說,已經有足夠的證據讓決策者採取行動應對全球變暖,以期防止南極洲冰川的急劇融化。“這根巖芯將在未來 20 到 30 年內進行研究,”他指出,但他也補充說,它所包含的中新世時代的證據強烈表明,指望南極洲冰蓋的穩定性將是一個錯誤。“我們看到了兩到三個冰蓋崩塌時期,包括一個看起來是突然發生的時期,伴隨著非常快速的冰川消融。”