科学家仍不知道南极冰融化会发展到何种程度,也不知道由此引发的海平面上升幅度

Scientists in Antarctica.
Ice loss from the Antarctic and Greenland ice sheets was the largest contributor to sea level rise in recent decades.Image: Unsplash/ Cassie Matias
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  • 南极冰盖是世界上最大的冰体,储存着全球60%的淡水。

  • 如果南极冰盖全部融化,全球平均海平面将上升58米。

  • 预计的海平面上升将在全球范围内产生广泛影响。

南极冰盖是世界上最大的冰体,储存着全球约60%的淡水。如果南极冰盖全部融化,全球平均海平面将上升58米。但科学家仍在努力研究全球变暖究竟将如何影响这一巨大的冰盖。

这一知识空白反映在政府间气候变化专门委员会(IPCC)最新发布的报告中。该报告包含的预测所依据的模型中,重要过程(即所谓的反馈机制和临界点,它们会影响冰盖)缺失,原因是科学认识尚不充分。

预计的海平面上升将在澳大利亚及全球范围内产生广泛影响。但目前对冰盖融化的预测范围过大,因此各社会为适应这一变化而制定的方案将极为昂贵且困难重重。

如果世界要以最低成本有效适应海平面上升,我们必须尽快应对围绕南极融化冰盖的不确定性。这需要在科学能力方面进行大量投入。

未知的巨大挑战

近几十年来,南极南极和格陵兰冰盖的冰量损失是海平面上升的最大贡献因素。即使今天所有温室气体排放都停止,海洋和大气中已经积累的热量仍将导致大量冰量损失并引起海平面相应上升。但具体会损失多少、速度多快,目前仍不清楚。

科学界对冰盖过程以及影响冰盖的各种力量的变化认识极为有限。这在很大程度上是因为大部分冰盖位于极其偏远、环境恶劣的地区,难以抵达。

信息匮乏是用于估算冰量损失的模型中不确定性的主要来源之一。

目前,对格陵兰和南极冰盖将在多大程度上导致海平面上升的量化工作,主要依托一项国际科学合作项目,即“CMIP6冰盖模型比对计划”(Ice Sheet Model Intercomparison Project for CMIP6),简称ISMIP6,我们是该项目的参与者。

该项目汇集了冰盖与气候建模及观测领域的专家。项目通过计算机模拟,推演在不同“气候情景”下极地地区融化可能导致的后果,以改进海平面上升预测。气候情景。

该项目还研究冰盖与气候之间的反馈作用。换言之,它考察海洋和大气中的各种过程将如何影响南极和格陵兰冰盖,包括这些变化是否可能导致它们崩塌,从而引发海平面大幅且突然上升。

自下而上的融化

研究已确认所谓的“基底融化”是导致南极冰量损失的最主要驱动因素。基底融化是指冰架从底部开始融化,就南极而言,冰与海洋之间的相互作用被认为是主要原因。但要在冰架下方收集科学观测数据,面临重大的后勤挑战,因此相关数据极为匮乏。

这些及其他限制因素意味着,迄今为止冰盖建模的进展速度仍然不足,因此活跃的冰盖模型尚未纳入气候模型。

因此,科学家只能孤立地使用冰盖模型进行预测。这一状况阻碍了科学界准确模拟冰与气候之间反馈作用的尝试。

例如,这在很大程度上增加了以下方面的不确定性:海洋与冰架之间的相互作用将如何影响冰量损失,以及极冷的淡水融水将如何汇入全球海洋并引起海平面上升,以及可能扰乱洋流。

尽管ISMIP6面临诸多不确定性,该项目仍发表了一系列近期研究成果,其中包括一篇关键论文,该论文于五月发表在《自然》(Nature)期刊上。研究发现,如果世界实现《巴黎协定》的目标,即将本世纪全球变暖限制在1.5℃以内,那么在最乐观的情景下,陆地冰融化到2100年将导致全球海平面上升约13厘米。相比之下,若按照世界当前的减排承诺,海平面将上升25厘米。

该研究还勾勒出一种悲观但仍可能发生的南极基底融化情景,在该情景下,海平面可能比主要情景下高出五倍。

此类研究的广度为最新IPCC报告中的海平面预测提供了依据。南极冰盖再次成为这些预测中最大的不确定性来源。

下图显示了IPCC最新的海平面预测。阴影区域反映了基于相同基础数据集和方法的模型中存在的较大不确定性。虚线则反映了冰盖稳定性的临界点和阈值方面存在的深层不确定性。

IPCC的报告旨在在未来数年乃至数十年间为全球决策者提供指导。但南极冰融化的不确定性限制了IPCC及其他机构预测的实用性。

IPCC对全球平均海平面变化(以米为单位,相对于1900年)的预测。Image: IPCC

应对不确定性

未来海平面上升将带来重大挑战,例如人口流离失所、基础设施损毁、对农业的干扰、可能出现的气候难民大量涌入,以及沿海栖息地退化。

至关重要的是,必须改进冰盖模型,使其经过现实观测的严格检验,然后纳入下一代国际气候模型之中,其中包括正在澳大利亚开发的模型。

诸如NECKLACE和RISE等国际合作项目正致力于协调模型与观测之间的国际努力。这些项目需要大量投入。

未来数十年乃至数百年间海平面将持续上升。必须缩小冰盖预测的不确定范围,以确保当代及后代能够安全、高效地加以应对。

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