這是“雪龍”號(hào)附近冰山下的阿德利企鵝(12月2日攝)。 連日來(lái)，中國(guó)第35次南極科考隊(duì)搭乘的“雪龍”號(hào)極地考察船?？吭谀蠘O中山站固定冰外緣海域，距離中山站44公里處卸運(yùn)物資。一群帝企鵝和阿德利企鵝“陪伴”左右，對(duì)“雪龍”號(hào)充滿好奇。 新華社記者 劉詩(shī)平 攝
日前有新聞爆出，英國(guó)南極調(diào)查局一個(gè)科研聯(lián)合團(tuán)隊(duì)使用機(jī)載冰雷達(dá)觀測(cè)了南極點(diǎn)附近約5000平方公里區(qū)域，發(fā)現(xiàn)南極點(diǎn)冰蓋底部冰層正在融化，并推測(cè)融化現(xiàn)象可能是由于異常地?zé)嵋l(fā)。相關(guān)研究發(fā)表在科學(xué)警告網(wǎng)站上。
不僅如此，這些在冰蓋底下被融出來(lái)的水，好比在南極冰蓋下部涂的一層厚厚“潤(rùn)滑油”，會(huì)沿著冰蓋底下的河流和湖泊流向南極洲的海岸線，進(jìn)而影響到冰蓋移動(dòng)方向，極有可能進(jìn)一步影響到冰蓋的穩(wěn)定性。那么，到底什么才是導(dǎo)致南極冰蓋融化的“源代碼”?科技日?qǐng)?bào)記者就此采訪了相關(guān)人士。
異常地?zé)醽?lái)源仍是待解謎題
冰蓋是指覆蓋著廣大地區(qū)的極厚冰層的陸地面積。南極大陸超過(guò)99%的面積覆蓋著平均厚度大于2160米的冰蓋，貯藏了地球表面72%的珍貴淡水資源。中國(guó)氣象科學(xué)研究院博士張通告訴科技日?qǐng)?bào)記者，因?yàn)槟蠘O氣候寒冷，冰蓋表面融化的冰雪比較小，影響冰蓋變化的主要原因是底部融化。
不過(guò)最新研究發(fā)現(xiàn)的導(dǎo)致南極冰蓋底部融化的異常地?zé)醽?lái)源，仍是待解的謎題。
英國(guó)南極調(diào)查局推測(cè)這個(gè)現(xiàn)象背后有兩個(gè)成因。調(diào)查局地理學(xué)家湯姆·喬丹認(rèn)為，原因之一是冰蓋下的花崗巖含有鈾和鉀等放射性元素，這些放射性元素釋放出來(lái)的熱能加熱了冰蓋。但如果只有放射性元素發(fā)熱，熱度應(yīng)該不足以讓冰蓋逐年下沉。所以喬丹推測(cè)背后還有另一個(gè)成因——冰蓋下方的巖床有斷層，這些被放射性元素融化、加熱過(guò)的水，很可能就像巖床中的溫泉水一樣，在冰蓋下方不斷循環(huán)、加熱，形成一個(gè)穩(wěn)定發(fā)熱的熱源。不過(guò)這些都是針對(duì)已發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象提出的假說(shuō)，真正的融化原因還需要更深入的研究和鉆探實(shí)測(cè)檢驗(yàn)。更重要的是要擴(kuò)大探測(cè)覆蓋范圍，才能真正探尋出南極冰蓋融化的“源代碼”。
藏在冰蓋底部的秘密有待揭開(kāi)
這次在對(duì)南極點(diǎn)附近約5000平方公里區(qū)域的觀測(cè)中，使用了一種有別于遙感的探測(cè)手段——冰雷達(dá)。冰雷達(dá)或稱無(wú)線電回波探測(cè)，是冰川學(xué)家調(diào)查南極冰蓋冰下特征的主要方法。在過(guò)去幾十年里，冰雷達(dá)被廣泛用于測(cè)量冰蓋厚度、內(nèi)部構(gòu)造和冰下地貌，這些參數(shù)是計(jì)算冰蓋體積和物質(zhì)平衡、重建過(guò)去冰雪積累和消融率以及冰蓋動(dòng)力和沉積過(guò)程的基礎(chǔ)。但中國(guó)極地研究中心副主任孫波說(shuō)，由于缺乏觀測(cè)數(shù)據(jù)，人類至今對(duì)冰蓋底部環(huán)境和冰—巖作用認(rèn)知非常有限。
全球科學(xué)家對(duì)南極冰蓋研究了這么多年，至今對(duì)冰蓋變化現(xiàn)象的理解還是冰山一角。“已有的冰蓋變化科學(xué)理論無(wú)法解釋冰蓋如此快速變化的現(xiàn)象，科學(xué)家們感到非常困惑。”孫波說(shuō)，正因如此，越來(lái)越多的科學(xué)家猜測(cè)，引發(fā)冰蓋不穩(wěn)定的“隱形之手”應(yīng)該隱藏在冰蓋的底部，一旦對(duì)冰蓋底部環(huán)境和過(guò)程的探測(cè)取得突破，南極冰蓋科學(xué)將有突飛猛進(jìn)的發(fā)現(xiàn)。
但由于衛(wèi)星遙感技術(shù)只能觀測(cè)到冰蓋表面信息，不能獲取冰蓋內(nèi)部和底部的變化特征和關(guān)鍵過(guò)程，人類迄今無(wú)法準(zhǔn)確理解和把握導(dǎo)致解冰蓋融化的關(guān)鍵過(guò)程和機(jī)理，也無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出冰蓋未來(lái)的變化。
然而，體量巨大的南極冰蓋任何微小的變化都會(huì)對(duì)全球海平面、水循環(huán)、大氣和海洋環(huán)流等造成明顯影響，進(jìn)而引發(fā)一系列社會(huì)和環(huán)境問(wèn)題。
冰蓋融化引發(fā)全球海平面加速上升，不僅對(duì)自然環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生深刻影響，更對(duì)全球沿海地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成危害。一直以來(lái)，冰蓋融化與海平面上升問(wèn)題，不僅是全世界科學(xué)家的研究熱點(diǎn)，更是人類共同面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。從演化歷史來(lái)看，南極冰蓋曾多次發(fā)生數(shù)十年時(shí)間尺度內(nèi)，冰量變化引發(fā)海平面快速上升數(shù)米的事件。
但由于對(duì)冰蓋融化理解的欠缺，使得全球海平面未來(lái)變化的精準(zhǔn)預(yù)估問(wèn)題，30年來(lái)一直困擾著科學(xué)家。
南極冰蓋是在變薄還是在增厚
如果南極冰蓋全部融化可造成全球海平面上升58.3米。但是在之前的報(bào)道中，說(shuō)南極冰蓋融化的有之，說(shuō)增厚的也有之，到底南極冰蓋是在變薄還是在增厚?
張通告訴記者，南極冰蓋增厚或者減薄由物質(zhì)的增加和損失的量來(lái)決定，這在學(xué)術(shù)上叫“物質(zhì)平衡”。物質(zhì)的增加來(lái)源主要是降水(雪)，物質(zhì)的損失有兩類，一類是冰蓋的融化，包括表面的融化和底部的融化，另一種是冰川流入海洋并最終消融。
過(guò)去30年里，隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)和冰蓋遙感觀測(cè)研究的深入發(fā)展，科學(xué)家對(duì)南極冰蓋正在發(fā)生的變化已經(jīng)有了基本了解。衛(wèi)星遙感最新研究表明，西南極冰蓋作為典型的海洋性冰蓋，物質(zhì)流失呈現(xiàn)加速現(xiàn)象，冰川消退已是不爭(zhēng)的事實(shí)。而東南極冰蓋似乎陷入了“冬眠期”。“現(xiàn)在整個(gè)東南極，物質(zhì)大致處于一個(gè)平衡或者稍微有些增加的狀態(tài)，即通過(guò)降水(雪)獲得的量要大于融化和流入到海洋里面的量。”張通指出，“判斷南極冰蓋增厚還是減薄，要看具體的地理位置。”
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南極冰架減退誰(shuí)是幕后黑手
在重力作用下，冰從南極內(nèi)陸高原向海岸緩緩流動(dòng)，其伸向海面的部分被稱為冰架，冰架斷裂則成為冰山，冰山最終在大海中消融。
在張通看來(lái)，因?yàn)楹秃Ｑ蠼佑|，冰架底部的融化要顯著得多，有些地方能達(dá)到幾十米每年。大部分區(qū)域在幾米每年到十幾米每年這個(gè)量級(jí)。
前幾年，北京師范大學(xué)全球變化與地球系統(tǒng)科學(xué)研究院院長(zhǎng)程曉和團(tuán)隊(duì)在收集了2005—2011年南極洲外圍地區(qū)逾萬(wàn)幅雷達(dá)衛(wèi)星的影像資料后，對(duì)這些海量的原始資料進(jìn)行精細(xì)化分析解讀，精確測(cè)量了環(huán)繞整個(gè)南極面積大于10平方公里所有的冰架空間尺度在1平方公里以上的崩解事件。
“研究發(fā)現(xiàn)，南極大陸周圍一些大冰架緩慢增長(zhǎng)的同時(shí)，許多尺度較小的冰架崩解加劇，正快速萎縮，這些頻繁發(fā)生崩解的冰架同時(shí)也在變薄。”程曉在接受記者采訪時(shí)表示，此前的研究表明，氣候變化下，更暖的深層水流入到南極冰架的底部空腔內(nèi)，加劇了冰架底部消融導(dǎo)致冰架變薄。但他也指出，雖然業(yè)界已認(rèn)識(shí)到冰架減退是南極冰物質(zhì)損耗的主要途徑之一，但南極冰架崩解與底部融化對(duì)冰架減退的貢獻(xiàn)率以及相互聯(lián)系仍是一個(gè)未解之謎。(記者 陳 瑜)
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