首次发现“极端”冰川消融事件与人为气候变化有关

Climbers trek on Argentina's Perito Moreno glacier near the city of El Calafate, in the Patagonian province of Santa Cruz, December 16, 2009. Scientists warn that glaciers in the Andes are melting because of the effects of climate change. According to studies, these accumulations of ice are thawing at a pace so fast that they could disappear in 25 years. REUTERS/Marcos Brindicci (ARGENTINA) FOR BEST QUALITY IMAGE ALSO SEE GF2E5CL1M6D01 - GM1E5CH0R8J01
Human-caused climate change could be making glacier melting up to 350 times more likely.Image: REUTERS/Marcos Brindicci
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  • 一项新研究揭示了人为气候变化如何直接导致冰川消融。

  • 研究结果显示,2011年新西兰南阿尔卑斯山的大规模融化由人为气候变化导致的可能性至少增加了六倍。

  • 2018年同一地区的大规模融化发生的可能性至少增加了十倍。

快速发展的科学领域“极端事件归因”已在热浪、洪水、野火和干旱等多种极端天气事件中发现了人为气候变化的影响特征。

如今,科学家首次量化了气候变化对冰川极端冰量损失具体事件的影响。

一项新研究发现,2018年新西兰南阿尔卑斯山冰川出现的极端“质量损失”,在人为气候变化影响下发生的可能性至少增加了10倍。气候变化也使2011年的另一场质量损失事件发生的可能性至少增加了六倍。

其他科学家对Carbon Brief表示,研究结果“并不令人意外”,但作者可能低估了气候变化对冰川退缩的影响,因为他们关注的是单个年份,而非多年趋势。

失衡

研究显示,全球冰川正以越来越快的速度退缩。冰川持续的全球性退缩本身也部分被归因于人为气候变化。

冰川长期来看是退缩还是前进,很大程度上取决于其“物质平衡”的变化。这是指冰川一年中积累的雪量与通过表面融化、雪崩及其他过程损失的冰量之间的差值。

在净质量损失的一年里,冰川损失的冰量超过其积累的冰量。不过,损失事件通常要经过一段时间滞后,才会转化为冰川退缩。新研究的主要作者、新西兰维多利亚大学惠灵顿分校南极研究中心研究员Lauren Vargo博士解释说。该研究发表于《自然·气候变化》。她对Carbon Brief表示:

“不同冰川的滞后时间可能从几年到100年不等。”

Vargo的研究首次考察了全球变暖对冰川单一年份物质平衡变化的影响。

Vargo表示,研究结果显示,人为气候变化增加了新西兰南阿尔卑斯山两个年份发生冰川极端质量损失的可能性:

“我们的研究结果表明,2011年的高融化量在气候变化影响下发生的可能性至少增加了六倍,最高可能达到70倍。2018年的高融化量在气候变化影响下发生的可能性至少增加了10倍,最高可能达到350倍。”

南方凉爽

新西兰约有3000座冰川,其中大多数位于南阿尔卑斯山脉。这一山脉沿南岛南北延伸500公里。

新西兰的冰川。Image: Chinn等(2012)。

在这项研究中,研究人员考察了气候变化对2011年和2018年南阿尔卑斯山冰川冰量损失的影响。之所以选择这两个年份,是因为它们是新西兰冰川有记录以来融化量最高的年份之一。

在南阿尔卑斯山,只有两座冰川有年度物质平衡的直接测量数据:布鲁斯特冰川和罗勒斯顿冰川(位于上图所示位置)。

(分析显示,2016年至2019年间,仅布鲁斯特冰川就损失了1300万立方米冰,足以满足新西兰全体人口三年的用水需求。)

为了解其他冰川的物质平衡可能发生了怎样的变化,研究人员采用了“雪线调查”。

研究人员在每年夏末对各冰川进行航拍,记录冰川顶部积雪的位置;这可以反映其物质平衡状况。

一名科学家在南阿尔卑斯山开展雪线调查。Image: Dave Allen,NIWA。

随后,研究人员使用冰川和气候模型,探究气候变化可能如何影响2011年和2018年记录到的冰量损失发生的可能性。

为此,他们模拟了两种情景下的预期冰量损失。第一种情景纳入了已知会影响气候的所有因素,包括人为温室气体排放、火山喷发和太阳变化。第二种情景纳入了所有这些因素,但不包括人为排放。

可能性下降

结果显示,气候变化使2011年出现的极端冰量损失发生的可能性至少增加了六倍,使2018年出现的冰量损失发生的可能性至少增加了10倍。

Vargo表示,这些是保守的平均估算值;人为气候变化对这两起事件的实际影响可能大得多。

例如,根据研究结果,气候变化使2018年仅布鲁斯特冰川记录到的质量损失发生的可能性增加了至多350倍。

下图显示,与没有气候变化的情景相比,人为气候变化使10座冰川发生质量损失的可能性增加了多少。图中分别展示了2011年(蓝色)和2018年(红色)的结果。

图表左侧显示直接记录的物质平衡观测结果所对应的可能性增幅,右侧则显示雪线调查结果。

与没有气候变化的情景相比,人为气候变化使10座冰川发生质量损失的可能性增幅。图中分别展示了2011年(蓝色)和2018年(红色)的结果。Image: Vargo等(2020)。

图表显示,通过雪线调查研究的冰川,其气候变化影响估算值往往远低于通过物质平衡测量直接研究的冰川。

作者在论文中指出,这可能是因为冰川模型无法准确模拟雪线变化:

“雪线会受到局部因素影响,包括雪崩以及此处使用的物质平衡模型未能涵盖的其他过程。”

未来持续退缩

Vargo表示,2011年和2018年的极端质量损失事件可能会加剧南阿尔卑斯山冰川的长期退缩:

“冰川极端融化事件将变得更加频繁、更加严重,尤其是随着极端热浪和海洋热浪变得更加频繁、更加严重。事实上,自我们完成研究以来,2019年测得的新西兰冰川融化量几乎与2018年一样高,而且高于2011年。”

布里斯托大学冰川学家Jonathan Bamber教授表示,这些结果“很有意思”,但“并不特别令人意外”。他没有参与这项研究。(Carbon Brief于2019年对Bamber进行了布里斯托大学的采访。)深度采访)

牛津大学环境变化研究所代理所长、世界天气归因联盟联合负责人Fredi Otto博士表示,这些发现提示还需要开展更多研究。环境变化研究所的牛津大学以及世界天气归因联盟。Otto同样没有参与这项研究。她对Carbon Brief表示:

“这篇论文考察的是两个单独年份中冰川的极端质量损失。对于热浪或极端少雨、暴雨,这种研究方法是合理的,因为影响会很快显现,并直接发生在研究所考察的当年或其他较短时间范围内。但对于冰川物质平衡损失,真正造成影响的是多年乃至数十年的累积……我认为,这项研究聚焦于单个年份,实际上低估了气候变化对物质平衡损失的整体作用。”

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