一千年以后,我们能留住那片极寒之地吗?

本文来自微信公众号: 原理(ID:principia1687) ,作者:二宗主,标题图来自视觉中国

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在格陵兰岛那片极寒之地,几乎处处都被冰雪覆盖。如果格陵兰岛的冰全部融化,全球的海平面将会上升7.2米。在最近的几十年里,由于气温上升的原因,地表冰的融化和冰川向周围海洋的消退已导致格陵兰岛冰盖质量的加速流失。

一项新的研究表明, 如果全球温室气体的排放量继续增加,大气变暖的速率也维持不变,那么格陵兰岛融化的冰盖或许会导致比此前的预期更为严重的海平面上升幅度。 据冰盖模型分析,如果格陵兰岛维持现在的融化速度,那么在200年后,它将会导致全球海平面上升52~155厘米。这些数字比之前的估计至少高出80%。

这项研究是由美国和丹麦的研究人员共同完成的,他们采用了来自美国宇航局 (NASA) “冰桥行动”中的数据,这是世界上最大的极地陆冰和海冰空中勘测项目。有了这些观测数据,研究人员可以更好地捕捉整个格陵兰冰盖的表面速度,以及观察冰层是如何流动的。研究的结果被发表在了近期的《科学进展》杂志上。

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研究人员对三种气候场景下,从现在到1千年以后的冰盖融化情况分别进行500次建模,通过调整陆地、冰、海洋和大气这些关键变量,来测试它们对冰的融化速度的影响。三种气候场景取决于未来几年大气中温室气体的排放量,他们采用的是三个具有代表性的“典型浓度路径” (RCP) 排放场景。

第一种情况是所谓的RCP8.5,它的设定是在未来我们的排放还会持续上升。根据模型的预测我们得知,在这种不减少排放的情况下,格陵兰的整个冰盖很可能在一千年后融化,导致海平面上升538~728厘米。

第二种情况是RCP4.5,在这种设定中,我们的排放量会在21世纪末趋于稳定,不再继续增加。新的冰盖模型显示,在这种设定下,到3000年,冰的质量下降幅度将会是总质量的26%~57%,导致海平面上升197~416厘米。

第三种情况RCP2.6是设想中的最好情况,它假定我们可以更大限度的限制排放量,使其在本世纪末就开始下降。按照这样的设定,到了3000年,格陵兰岛的冰的流失质量将会为总质量的8%~25%,这种情况将会导致海平面在一千年以后上升59~191厘米。

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新的模型对 注出冰川 的径流流量进行了更准确的预测。注出冰川指的是连接着海洋的河流状冰体,它们在冰盖融化的过程中发挥着关键作用。但在此之前由于一直缺乏相关数据,因此研究人员无法充分地利用模型来反映它们复杂的流动模式。

在新的研究中,通过整合冰桥行动的冰层厚度数据,确定模型中的统计不确定性的来源,这项研究为温室气体的排放与气候变暖在未来可能会如何影响格陵兰岛描绘出了一幅更准确的画面。研究人员发现在接下来的200年里,注出冰川的融化量可能会占到格陵兰岛总的冰川融化的40%。

在过去的20年里,由于海水的变暖融化了那些原本保护着注出冰川免受温度上升影响的浮冰,结果使得注出冰川的流速加快,开始融化、变薄,而随着冰盖表面的下降,暴露在温暖空气中的新的冰也开始融化。

基于冰桥行动对冰层厚度的详细测量数据,研究人员得以首次对这些受海水变暖影响的注出冰川地区进行了建模,同时也对影响冰川流失的复杂过程进行了比以往更多的建模。他们研究了诸如水下融化、大块冰块从冰川脱落、降雪速度变化和气温上升等因素的重要性,还研究了可能减缓冰川流失的因素。

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在研究中所使用的三种排放情景中,每一种都产生了不同的格陵兰岛冰层退缩模式。在最好情况下 (RCP 2.6)冰川的退缩主要发生在西部和北部 ;在较为温和的情况下 (PCR 4.5)除了最高海拔的地区没有出现退缩之外,岛屿周围的冰都在退缩 ;在最严重的情况下 (PCR 8.5) ,即 如果我们继续维持目前的排放增长量的话,到了3000年将会失去99%以上的冰盖。

最左列为2008年观测到的格陵兰岛冰原状况,其他三列分别是对格陵兰的冰原在三种不同排放情况下的建模。图片来源:[1]

目前,格陵兰冰原最厚的地方海拔超过3千米。它的高度足以进入到能改变周围天气的大气层中。目前的天气模式所能产生的降雪,几乎足以补偿每年在夏天自然融化的冰量。但未来的情况就不会这么好了,融化和流动都会使冰原内部变薄,使其下降到无法补充降雪的大气层中。

现在,科学家认为,尽管我们还是需要继续研究气温升高会如何影响冰川的移动和融化。但一件几乎所有现有模型都有共识事是,接下来的几十年将是对冰盖的最终命运来说至关重要的转折点。如果我们仍不采取合理的措施,继续像往常一样,那么在一千年以后,格陵兰岛将会彻底融化。

参考链接:

[1] https://advances.sciencemag.org/content/5/6/eaav9396

[2] https://phys.org/news/2019-06-iceless-greenland-future.html

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