1995年，10名阿根廷士兵目睹了一場前所未有的災難，這場災難從那時起改變了我們對氣候變化的理解。
這些士兵駐紮在馬蒂恩索基地，這是一組陰暗的鋼製小屋，坐落在一塊從海中突出的火山岩楔形物頂部，距離南極洲海岸50公里。該島嶼被一片覆蓋1500平方公里的冰川冰原環繞——面積是曼哈頓的25倍。雖然冰架漂浮在海上，但它厚達200米——像基岩一樣堅固。然而，上尉胡安·佩德羅·布呂克納感覺到有些不對勁。融水形成了水塘，點綴在冰面上。他能聽到潺潺的水聲，水滲入一個向下延伸的裂縫網路中。日日夜夜，布呂克納計程車兵們都聽到深沉的震動，聽起來像地鐵列車從他們的床下經過。隆隆聲越來越頻繁。
然後有一天，當隊員們在其中一間小屋裡吃午飯時，一聲巨響震耳欲聾——“災難性地響亮，像火山爆發一樣，”布呂克納回憶道。他們跑了出去。與他們的小島嶼接壤的冰架正在崩裂。這場劇變如此劇烈，他們擔心破裂的冰會把島嶼從地基上撕裂，像原木一樣滾入大海。他們在腳邊放置了儀器，以警告他們地面是否開始傾斜。在緊張的幾天後，這些人被直升機疏散到北部200公里的另一個站點。島嶼保住了，但地圖永遠改變了。
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布呂克納和他的同事們目睹了拉森A冰架的崩塌，這是一次標誌性事件。總而言之，隨著溫暖的夏季從南美洲底部進一步向下延伸到南極半島的最北端，半島東側的四個冰架，包括拉森A，已經崩塌，呈現出從最北端向南朝南極大陸的 striking pattern。
一旦冰架消失，曾經在海邊峽灣後方堆積如山的巍峨冰川就可以自由地滑入海洋。它們確實滑入了海洋，為海平面增加了可觀的體積。科學家們仍然不知道是什麼觸發了冰架的破裂，也不知道未來的破裂何時會發生，因此他們難以估計冰川將以多快的速度將其冰塊傾倒入海洋，從而導致海平面上升多少。儘管政府間氣候變化專門委員會（IPCC）具有里程碑意義的2007年報告估計，到2100年海平面只會上升18至59釐米，但冰川學家擔心，日益加速的氣候變化可能會使冰川融化加速10倍，從而使海平面上升幅度遠高於預期。冰架的破裂可能正是提供了這種反饋。
南極半島僅佔該大陸冰量的很小一部分，但它是“一個天然實驗室，”科羅拉多州博爾德市國家冰雪資料中心的冰川學家西奧多·斯坎博斯說。“這是未來50到100年南極洲其他地區將要展開的電影的預告片。”
瞭解這一自然實驗已成為當務之急。科學家們需要知道冰架正在以多快的速度解體，以及導致消亡的原因，以便他們能夠更好地估計未來的海平面上升。“模型一次又一次地保守，並且低估了變化的幅度，”馬薩諸塞大學阿默斯特分校的冰蓋建模師羅伯特·德孔託說。“我們袖手旁觀，等待資料。”最近前往冰凍大陸的考察隊中的研究人員已經安裝了儀器，這些儀器正在為科學家們提供他們需要的資訊，而來自這些資料的最新預測令人震驚。
與UK211冰山的硬性碰撞
南極冰架首次有記錄的消失發生在約25年前。拉森入口冰架，一塊位於拉森A以北350平方公里的冰板，出現在1986年拍攝的衛星照片中，但到1988年另一張影像製作出來時，它的大部分已經消失了。沒有人知道它是如何消失的。
1995年的南半球夏季讓一些人開了眼界。正如拉森A經歷了其現在臭名昭著的崩塌一樣，北部60公里的古斯塔夫王子冰架也消失了。“解體來得完全出乎意料，”斯坎博斯說，他與英國南極調查局的科學家們多年來一直透過衛星持續監測該大陸的冰架。這些破裂的影響在該地區迴盪。在古斯塔夫王子冰架消失之前拍攝的航空照片中，肖格倫冰川是一個光滑表面的羽狀物，從大陸逐漸傾斜到峽灣深處，逐漸靠近冰架和海洋。但15年後，肖格倫冰川景象慘不忍睹，佈滿裂縫，中間塌陷。在古斯塔夫王子冰架消失後，肖格倫冰川以比以前快幾倍的速度向海洋加速。寬度為20米的裂縫在其表面張開，因為下方600米厚的冰在向海變形的作用下被拉伸。巨大的冰山不受控制地從肖格倫冰川的前緣崩裂；現在這個前緣比以前向峽灣深處後退了15公里。
“流入冰架的每一條冰川，當冰架被移除時，都會突然加速，”斯坎博斯說。“不僅加速了一點點，而且加速了二倍、三倍、五倍，甚至快達八倍。”
七個夏季後，在2002年，拉森B冰架，位於拉森A以南，面積是曼哈頓的55倍，解體成數百塊摩天大樓大小的碎片。“我們可以在幾天前冰層厚達300米的地方看到鯨魚，”阿根廷南極研究所的冰川學家佩德羅·斯卡瓦卡說，他事後不久乘坐飛機飛越該地點。“我們非常震驚。”
漂浮冰的消亡再次移除了穩定其後方冰川的後擋板。由於這種破裂，超過150立方公里的冰川冰從陸地滑入海洋。如此巨大的負荷已被移除，以至於地殼實際上正在從下方彈起。在拉森B崩塌後，安裝在西部150公里的安弗斯島基岩上的一個靈敏的GPS儀器顯示，構造隆升的速度幾乎增加了兩倍，從每年0.3釐米增加到0.8釐米。
健康的冰架往往會剝落，或“崩解”出大型板狀冰山，有時比羅德島州還大。但拉森B的破裂方式卻截然不同。來自中解析度成像光譜儀（MODIS）衛星儀器的七張清晰影像，在35天內拍攝，顯示拉森B分裂成數百座寬度約130米、深度160米、長度一公里或更長的冰山。這些冰山形狀像俄羅斯方塊遊戲中下降的長而窄的幾何積木，從冰架邊緣滾落到海洋中，露出了藍色冰川冰的橫截面。研究人員以前從未見過這種崩解模式。冰架正在死於某種迄今未被認識的機制。
斯坎博斯和斯卡瓦卡首次嘗試在2006年3月瞭解這種崩塌機制。在一個昏暗寒冷的日子裡，一架阿根廷海軍直升機降落在一座寬闊的板狀冰山上，發生了危險的橫向彈跳；飛行員被冰山均勻的乳白色顏色搞糊塗了，沒有意識到他的旋轉旋翼已經危險地降得太低了。斯坎博斯、斯卡瓦卡和其他四名科學家爬出了直升機。這座名為UK211的冰山自385公里以南的拉森C冰架崩解後已經存活了三年，但現在它正在漂流到半島以北的溫暖氣候中。斯坎博斯和其他人希望將其用作冰架破裂的實驗模型。
該團隊安裝了一個儀器站，名為AMIGOS（自動氣象-冰地球物理觀測系統），該系統將監測冰山不斷惡化的健康狀況。一個GPS單元跟蹤冰山的位置，一個氣象站測量風和溫度，一臺攝像機記錄表面積雪融化。攝像機可以對準插入冰山中的一個標記杆，以顯示積雪水平由於融化而下降的速度。攝像機還可以對準研究人員向冰山邊緣外2.2公里處種植的一排杆子。如果那條線開始彎曲，則表明冰山正在軟化和彎曲。
斯坎博斯和斯卡瓦卡跟蹤UK211冰山長達八個月，透過衛星電話與AMIGOS通訊。這座冰山最初為10公里乘12公里，慢慢縮小了一半。然後，在2006年11月23日，AMIGOS最後一次打電話回家。幾天後，UK211冰山消失了，將AMIGOS送入海底。
UK211冰山經歷了許多變化，但直接在其突然消亡之前的一個變化是積雪融化，將冰山表面變成了含水飽和的泥漿。斯坎博斯說，融水可能滲入冰山內部並使其不穩定。但該實驗並未向他展示崩解的瞬間——只展示了導致崩解的原因。而且由於UK211是一座自由漂流的冰山，而不是冰架，斯坎博斯無法量化流入冰山的冰川將如何響應。
被困冰川學家找到出路
這些問題促使斯坎博斯在2010年加入了一次艱難但至關重要的考察，前往拉森B的一個殘餘部分，稱為斯卡入口冰架。ICESat衛星上的雷射高度計記錄了流入拉森B和斯卡入口的冰川的變薄——如冰面降低所示——但高度計在那年早些時候就失效了。來自其他衛星的干涉合成孔徑雷達測量提供了斯卡入口等冰架後方冰川流入海洋速度的長期平均值，但該技術無法捕捉到冰川湧動等突發事件。自2003年以來，GRACE衛星透過地球引力的變化測量了冰量損失，但解析度模糊，為數百公里。
斯坎博斯預計斯卡入口冰架將在幾年內崩塌，他想在那裡地面上安裝一系列感測器，以捕捉這場災難。“我們想從一開始就觀察這個過程，並且比我們從衛星上看到的更詳細，”2010年，當我們在Nathaniel B. Palmer號上坐在室內時，他告訴我。Nathaniel B. Palmer號是一艘6000公噸的破冰船，為美國南極計劃服務。“我們想看到最後的盛大表演。”
在2010年1月和2月為期57天的時間裡，Palmer號沿著半島向斯卡入口犁行，衝破厚達兩米的季節性海冰。斯坎博斯和船上二十多名科學家希望儘可能靠近，以填補他們知識中的關鍵盲點。然而，他們僅在考察開始幾天後就遇到了麻煩。嚴重的浮冰被洋流和風推到半島上，阻止了Palmer號進入斯卡入口的直升機易達範圍。因此，1月26日，斯坎博斯與包括阿拉斯加大學費爾班克斯分校的馬丁·特魯弗和艾琳·佩蒂特在內的其他四名冰川學家一起被安置在一個英國研究站。從那裡，一架雙水獺飛機將他們送往他們的第一個野外站點。該團隊花了三個星期的時間乘坐飛機在斯卡入口冰架和流入其中的冰川之間往返。
在暴風雪消退的日子裡，研究人員在斯卡入口和弗拉斯克冰川的下游安裝了AMIGOS（他們計劃在2013年在豹紋冰川的下游安裝另一個AMIGOS）。在弗拉斯克冰川和豹紋冰川的較高處，他們安裝了更簡單的氣象和GPS站。在俯瞰斯卡入口的海岸懸崖上，他們安裝了一臺可操縱的攝像機。
斯坎博斯團隊成員在斯卡入口冰架上遇到了意想不到的情況。當他們在營地內外挖掘時，他們的鏟子陷入了空洞——隱藏在薄薄的雪殼下的冰縫中。有一天，飛機的飛行員腰部以下陷進了另一個隱藏的裂縫中。這些裂縫以前可能被較厚的積雪覆蓋，但炎熱的夏季已經融化了積雪，使裂縫暴露出來——正如布呂克納和他的阿根廷士兵在拉森A冰架的最後幾天所看到的那樣。
很快，在一個夏季，斯卡入口冰架將跨越一個臨界閾值。反覆的融化和再凍結迴圈將使其表面硬化，直到它可以容納大型融水池。這些水池將排入暴露的裂縫中。隨著水在裂縫中積聚，其重量將使裂縫更深——“像楔子一樣，”斯坎博斯說——直到它們到達冰的底部，崩解出一塊長而細的俄羅斯方塊冰山。一條裂縫的破裂將產生衝擊波，這將引發靠近陸地邊緣的其他裂縫。整個冰架可能在短短幾天內——甚至僅僅幾個小時內解體。
這就是斯坎博斯認為斯卡入口將消亡的方式。AMIGOS將讓他檢驗這個理論。他們的攝像機將顯示融水池的形成、裂縫的張開以及水池排入裂縫的情況。杆線的照片將顯示冰架的拉伸和彎曲。山脊頂部的攝像機將記錄冰山崩解的模式。弗拉斯克冰川和豹紋冰川上的AMIGOS將顯示，隨著阻擋它們的冰架崩塌，冰川是如何加速的。透過在每條冰川上設定上游和下游站點，斯坎博斯將看到冰川響應的動態性質——冰川底部在較高處加速之前加速的方式，從而導致冰川拉伸、變薄並像肖格倫冰川那樣隆起裂縫。斯坎博斯說，斯卡入口冰架“正處於崩潰的邊緣”。
岩石、資料、剪刀
南極半島上失去冰架的冰川確實以每年5到10米的速度快速變薄。這些資料來自現已失效的ICESat以及最近飛機的雷射測高測量。關鍵問題是，這個速度與自上一個冰河時代12000年前結束以來發生的逐漸變薄相比如何——特別是，最近的冰架破裂是否真的是史無前例的。伯克利年代地質中心的地質學家格雷格·巴爾科當時在Palmer號上，他想回答這個問題。
在一個寒冷、陰沉的早晨，一架直升機將巴爾科和我從Palmer號運送到西部30公里的肖格倫冰川。就在古斯塔夫王子冰架破裂之前，早在1995年，肖格倫峽灣還容納著600米厚的冰層，但現在它容納的是海水。
直升機將我們降落在一個峽灣旁光禿禿的圓形山峰上。山峰灰白相間的層狀基岩被磨成光滑的曲線，並佈滿了刮痕——這些是更年輕、更厚的肖格倫冰川在數千年前騎過這片地形時留下的疤痕。“這被拋光得真漂亮，”巴爾科評價基岩。“看起來就像上週才消融冰川一樣。”周圍散落著與基岩不匹配的石頭——這裡有一塊棕色的火山礫石，那裡有一塊花崗岩。肖格倫冰川從遠處將它們帶進來，並在冰融化時將它們丟棄在現在的位置。
巴爾科使用這些奇怪的岩石來計算肖格倫冰川在數千年內變薄的速度。他選擇了上坡的路，在不同的海拔高度收集岩石。回到家後，他分析了這些岩石，透過測量宇宙射線撞擊石頭時形成的稀有同位素鈹-10的微量，來了解它們暴露在陽光下的時間有多長。透過測量山脈不同高度的岩石看到陽光的時間有多長，巴爾科可以計算出冰川變薄和重新暴露山脈的速度有多快。
考察一年後，巴爾科分析了從肖格倫和德里加爾斯基兩條冰川周圍採集的岩石。他的結果表明，在過去4000年中，冰川至少經歷過一次重大退縮——表明古斯塔夫王子和拉森A冰架在該時間內至少崩塌過一次。
由於船隻在浮冰中遇到問題，巴爾科從未到達拉森B，但領導2010年考察的海洋地質學家尤金·多馬克已經估計了拉森B冰架的年齡。多馬克是漢密爾頓學院的環境研究教授，他設法在早期的航行中到達了拉森B地區。他的團隊從拉森B崩塌前覆蓋的部分海底鑽取了幾個三米長的沉積物柱。從公海下采集的巖芯通常會被稱為矽藻的微小植物染成綠色，這些矽藻在死亡後沉降到海底，但這個巖芯中沒有。由磨碎的冰川產生的層層細砂泥表明，拉森B在該地區遮蔽了至少11000年。巖芯中的地層透過分析稱為有孔蟲的微小生物留下的貝殼中的碳-14含量來確定年代。
一萬一千年是多馬克巖芯到達的最深處。然而，他說，拉森B可能持續存在到10萬年前，即上一個冰河時代的開始。巴爾科和多馬克的結果加在一起表明，南極半島最北端的冰架在近代歷史上來來去去。但隨著冰架崩塌鏈從半島尖端向南極大陸延伸，到達拉森B和斯卡入口，它現在正在進入歷史異常的險惡領域。
內爆，然後加速
在Palmer號返回智利蓬塔阿雷納斯港口十八個月後，斯坎博斯回顧了透過衛星傳輸到他在博爾德辦公室的資料。斯卡入口冰架仍然沒有崩塌——但地面上的儀器已經揭示了其他完全出乎意料的見解。例如，研究人員曾假設，即使半島的冰架經歷了殘酷的夏季，冬季仍然會用新的積雪滋養它們。然而，當斯坎博斯和他的團隊在2010年11月返回維修站時，他們發現斯卡入口冰架上佈滿了裸露的裂縫，他們的飛機無法降落。當雙水獺飛機從頭頂掠過時，他們九個月前留下的靴子和滑橇痕跡仍然清晰可見：本應以新雪滋養斯卡入口的冬天，反而使它離崩塌更近了一步。
另一個意外發生在同年的7月14日至15日，在極地冬季的黑暗深處。斯卡入口的AMIGOS報告了一次熱浪。溫度突然飆升了43攝氏度，達到10攝氏度的最高溫度——在博爾德是襯衫袖子的天氣。熱量是由西風“焚風”驅動的，當空氣沿半島山脈下滑時，空氣被壓縮和變暖而形成。與此同時，埋在AMIGOS站點冰層下幾米處的溫度感測器記錄到了一股暖脈衝——表明來自融雪的水正在向下滲透。
沒有人知道這些焚風發生的頻率——但是，斯坎博斯說，“我們可能會遺漏一些重要的事實。”過去30年中，從南極洲海岸線吹來的風的平均速度增加了10%到15%。現在，風每年從南極洲表面颳走500億到1500億公噸的雪，將其吹入海洋，在那裡融化。隨著風力增強，沖刷可能會加劇，可能會以無人預料的方式使冰架的前景惡化。
更重要的是，多馬克安裝在拉森B和斯卡入口周邊基岩露頭周圍的三個精密GPS單元顯示，該地區現在的隆升速度為每年1.8釐米。多馬克說，重冰川的消失使下方的地殼得以反彈——“非常快”，遠高於距此150公里的GPS站估計的0.8釐米。當斯卡入口冰架內爆，其後的冰川湧入海洋時，構造隆升的速度將再次增加。多馬克說，測量這種隆升，你就可以估計出冰川傾瀉出的冰量。在斯卡入口這樣做，你就可以更好地預測隨著其他冰架在更南的地方屈服，將有多少冰消失。
更多冰架將會崩塌是一個不容置疑的結論。零攝氏度的平均夏季溫度似乎代表了冰架可以存在的最高溫度。夏季平均溫度為零攝氏度的無形線正在沿著南極半島尖端向南極大陸蔓延，同時平均年溫度也在升高。這條線穿過的每一個冰架都在十年左右的時間內崩塌了。緊隨拉森B和斯卡入口之後，是拉森C冰架，它覆蓋了49000平方公里——是馬里蘭州的兩倍大，或約為820個曼哈頓。流入拉森C的冰川冰比所有其他已崩塌冰架的總和還要多。它的北端已經出現了夏季融水池。
更令人擔憂的是懸掛在南極大陸上的冰架，它們支撐著更大的冰川，如松島冰川、斯韋茨冰川和託滕冰川。它們因較暖的洋流從底部融化，而不是從頂部向下融化。結果是一樣的：自1994年以來，松島冰川僅變薄了15%，但其後的巨大冰川加速了70%。
冰架破裂對冰川消亡的全面影響將在一段時間後才能為人所知。斯坎博斯、特魯弗和佩蒂特在2011年發表的一項研究發現，即使在失去冰架15年後，一條冰川仍在繼續加速：羅赫斯冰川（曾經流入古斯塔夫王子冰架）現在的速度已達到以前的九倍。
冰川流速的這種加速可能解釋了NASA噴氣推進實驗室的埃裡克·裡格諾特和伊莎貝拉·維利科尼亞最近的觀察。他們發現，南極洲的冰量損失率實際上每年增加約25立方公里。2007年IPCC對到2100年海平面上升18至59釐米的估計沒有考慮到任何這些冰架效應。裡格諾特說，這些估計“實際上發出了錯誤的資訊”。“它們可能偏差了兩到三倍。”他說，到2100年，“你很容易看到海平面上升一米。”赫爾辛基理工大學的馬丁·維米爾在2009年發表的一項分析中，估計海平面上升幅度在75至190釐米之間。
這些暗示促使人們進一步監測拉森地區——這個地區懲罰那些試圖窺探其秘密的人。在2010年Palmer號考察之前，多馬克曾五次乘坐早期研究航行到該地區，其中三次由於殘酷的浮冰從未到達其地理目標。“這可能真的令人沮喪，”他承認。但重要的問題註定會讓他和斯坎博斯一次又一次地回來。