位于西南极洲的思韦茨冰川是地球上最宽的冰川,宽达70英里(112公里)。
其表面每年下降幅度最高达3英尺。
西南极洲或很快开始持续数世纪的衰退,使海平面上升多达10英尺。
飞越南极洲时,很难看出这有什么大惊小怪的。世界最大冰盖顶部覆着一层雪,像一座巨型婚礼蛋糕,表面平滑无瑕,美丽而洁白无比。细小的雪丘旋纹遍布其表面。
但接近冰盖边缘时,便能感受到冰层之下蕴藏的巨大力量。表面开始出现裂缝,有时排列得像搓衣板,有时则是一片尖峰与山脊的混乱景象,露出下方冰层淡蓝色的晶体核心。
飞机飞得越低,这些裂隙的规模就越大。它们不只是裂缝,还有足以吞下一架喷气式客机的峡谷,或纪念碑般高耸的尖峰。峭壁和裂口撕开白色覆盖层,显露出一股力量,足以像把一堆撞毁的汽车抛来抛去那样,掀动整块街区大小的冰体。这是一片扭曲、撕裂、受强力扯开的地貌。我们也能感受到它在移动,这是地球上任何无冰地带都无法呈现的景象——整个地貌都在运动,而且看起来并不安宁。
南极洲是一块由数个大型岛屿组成的大陆,其中一个岛屿的面积与澳大利亚相当;它们全都埋在一层厚达10,000英尺的冰层之下。这些冰所含的淡水足以使海平面上升近200英尺。
南极冰川一直在移动,但冰层之下正在发生的变化,正对冰盖的未来产生深远影响,也影响着世界各地沿海社区的未来。
思韦茨冰川等冰川正在断裂、变薄、融化和崩塌
南极洲是我的工作所在。我是一名极地科学家,曾20多次前往这片大陆,走访冰盖的大部分地区,携带传感器和气象站,徒步穿越冰川,或测量冰层的速度、厚度和结构。
目前,我是美国方面的协调科学家,参与一项针对南极洲风险最高的冰川开展的大型国际研究项目——稍后再谈这件事。我曾小心翼翼地穿过冰隙,在坚硬、被风吹扫的蓝冰上谨慎行走,也曾在你能想象到的最单调的地貌上连续行车数日。
据极地科学所知,在过去几个世纪的大部分时间里,冰盖一直保持稳定。我们追踪每年有多少冰流出、又有多少雪落在冰盖上的能力,只能追溯到短短几十年;但我们看到的是,冰盖直到20世纪80年代仍几乎处于平衡状态。
早期,冰层变化缓慢。冰山会脱离冰盖,但新的冰流会补上。几个世纪以来,总降雪量变化不大——这一点我们通过研究冰芯得知——总体而言,冰流和冰盖海拔似乎一直十分稳定,以至于南极早期冰川研究的一个主要目标,就是找到一个发生过显著变化的地方,任何地方都行。
但如今,随着周围空气和海洋变暖,南极冰盖中那些数千年来一直稳定的区域正在断裂、变薄、融化,有些甚至成片崩塌。冰盖边缘的这些反应有力地提醒我们:即便冰盖只有一小部分彻底崩入海中,对全球海岸的影响也将十分严重。
和许多地球科学家一样,我会思考我们看得见的部分之下,地球是什么样子。对于南极洲来说,这意味着思考冰层下的地貌。被冰覆盖的大陆是什么样子?在气候变暖的世界里,那片岩石基底又会如何影响冰层的未来?
呈现冰层下的世界
近期的研究整合数百项航空和地面研究的数据,为我们提供了一种冰下大陆地图。地图揭示了两种截然不同的地貌,由横贯南极山脉分隔开来。
在更靠近澳大利亚的东南极洲,大陆地势崎岖、沟壑纵横,分布着几座小型山脉。其中一些山脉有高山谷地,由南极洲约3000万年前形成的最早期冰川切割而成;当时的气候与阿尔伯塔或巴塔哥尼亚相似。东南极洲大部分基岩位于海平面之上。2022年3月,面积相当于一座城市的康格冰架就在这里于异常强烈的热浪中崩塌。
西南极洲的基岩地貌截然不同,部分区域深得多。这里曾是海底,大陆在此被拉伸并断裂成较小的块体,块体之间是深海床。由火山山脉构成的大型岛屿被厚厚的冰层连接在一起。但这里的冰温度更高,流动也更快。
就在距今12万年前,这一地区很可能还是一片开阔海洋;而在过去200万年间,则肯定如此。这一点很重要,因为如今的气候正迅速接近数百万年前的温度水平。
意识到西南极冰盖过去曾经消失,这在全球变暖时代引发了极大的担忧。
思韦茨冰川正处于大规模退缩的早期阶段
西南极洲沿岸有一片广阔冰区,名为思韦茨冰川。它是地球上最宽的冰川,宽达70英里,排水集水区面积几乎与爱达荷州相当。
卫星数据显示,它正处于大规模退缩的早期阶段。其表面高度每年下降幅度最高达3英尺。沿海已形成巨大的裂缝,许多大型冰山也已漂离。冰川每年流动超过1英里,过去30年间速度几乎翻了一番。
早期研究就指出,这一地区的冰层可能会失去对基岩的抓附。这片区域被称为冰盖的“脆弱下腹部”。
一些早期测量利用无线电回波探测冰层深度,结果显示,西南极洲中部的基岩最高可低于海平面1.5英里。沿海地区较浅,有几座山和一些较高地势;但山脉之间有一道宽阔的缺口,靠近海岸。思韦茨冰川就在这里入海。
这种地形格局——冰盖中央堆积着深厚冰层,近海岸处的基岩较浅但仍低于海平面——预示着灾难即将发生,只不过这场灾难会缓慢演进。
冰会在自身重量作用下流动——这是我们在高中地球科学课上学过的知识,现在不妨再想一想。南极洲中部的冰层高耸且深厚,具备极大的加速流动潜力。到了边缘,冰层较浅,流动受到阻碍:冰在试图流出时会与基岩摩擦,海岸处较短的冰柱也会挤压冰体,推动它向外流动。
如果冰层退缩得足够远,退缩中的冰川前缘就会从“较薄”的冰层——仍接近3000英尺厚——移至大陆中央更厚的冰层。退缩边缘的冰层如今更厚,流动速度会更快。思韦茨冰川加速流动时,会拉低其后方的冰层,使其能够漂浮,从而引发进一步退缩。这就是所谓的正反馈循环——退缩使冰川前缘的冰层变厚,促使冰流加快,继而导致更多退缩。
海水变暖:来自下方的侵袭
但这种退缩会如何开始?直到最近,思韦茨冰川自20世纪40年代首次绘制地图以来都没有太大变化。早期科学家认为,退缩是空气变暖和表面融化造成的。但从表面并不容易看出卫星数据所显示的思韦茨冰川变化究竟由何引起。
冰层之下,在冰盖首次脱离大陆、开始向海面伸出并形成浮动冰架的位置,退缩的原因便显而易见。这里的海水温度远高于冰的融点,正在侵蚀冰层底部,使冰层逐渐消失,就像冰块在一杯水中漂浮时会融化消失一样。
这里的海水每年足以融化多达50至100英尺厚的冰层,并抵达冰盖边缘。这种侵蚀使冰层流动加快,向浮动冰架施压。
冰架是阻挡冰盖向前流动的力量之一。但陆地冰层施加的压力正逐渐破坏这块冰板。它就像一块不堪重负、逐渐裂开的木板,正在形成巨大的裂缝。一旦它断裂——对裂缝和流速的测绘表明这可能就在几年之内——就会进一步加快冰层流动,推动反馈循环继续发展。
海平面最高上升10英尺
今年从营地回望这片冰封大陆,景象令人警醒。巨大的思韦茨冰川向海岸流去,从地平线延伸至地平线,一直伸展到西南极冰盖的中央。我们能真切地感到冰层正压向海岸。
冰终究还是冰——无论是什么力量推动它,移动速度都不会太快;但西南极洲这片广阔区域可能很快开始持续数世纪的衰退,使海平面上升多达10英尺。在此过程中,海平面上升速度将提高数倍,给所有与沿海城市利益相关的人带来巨大挑战。而这几乎包括我们所有人。












