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2024-07-12 19:36

因为它的消失,世界地图要重新画

本文来自微信公众号:瞭望智库(ID:zhczyj),作者:田硕,责编:蒲海燕,监制:杨越,题图来自:视觉中国

文章摘要
本文介绍了南极冰架崩解和冰山脱落的现象,以及对全球气候和生态系统的影响。

• ❄️ 南极大陆的冰架崩解和冰山脱落频繁,对海洋生态系统和气候变化产生重大影响

• 🌍 冰山漂移和消融会影响海洋食物链、气候循环,甚至造成气候灾害

• 🚢 冰山会阻碍船只航行,影响海上航行安全和生物栖息地

毫无意外,刚刚过去的6月,全球平均气温再次打破历史纪录。根据欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)的数据,今年6月全球平均地表气温为16.66℃,比2023年同期高0.14℃。并且,从2023年6月份开始,每个月的全球气温都打破了之前的纪录,过去13个月成为有气象观测记录以来最热的时期。


从南亚次大陆到阿拉伯半岛,从美国西部到墨西哥湾,全球多国在夏季都遭遇了高温炙烤、热浪袭击。“超级热”已经成为许多国家和地区民众的共同感受。而位于地球最南端的南极大陆,也未能幸免,并且随着全球变暖,它还成为了对气温变化最敏感的区域之一。


就在两个月前,一座面积约为380平方公里的冰山从南极布伦特冰架(Brunt Ice Shelf)上脱裂开来。英国南极调查局(British Antarctic Survey, BAS)在新闻稿中说,这是近四年来布伦特冰架第三次出现大型冰山脱裂。此前,面积为1270平方公里和1550平方公里的两座巨大冰山先后于2021年2月和2023年1月从布伦特冰架脱裂。


在南极,全球变暖最直观的表现就是冰架崩裂和海冰减少。这不仅影响着南极的环境,也进而影响着全球气候。



一、留给南极的海冰不多了


根据过去30年的监测数据来看,南极变暖的速度是全球平均水平的3倍,南极地区每十年变暖0.6℃左右。2020年2月9日,位于南极半岛附近的西摩岛的气温达到了20.75℃,这是有记录以来南极的最高气温,也是南极气象观测史上首次出现超过20℃的气温。


世界气象组织发言人克莱尔·努利斯指出:“南极半岛北部是地球上变暖最快的地区之一,这一区域正在迅速变暖。在过去的50年中,这里的气温上升了近3℃。”温度如此之高,冰山融化自然在所难免。据美国《国家地理》报道,从1992年到2017年,南极半岛的冰雪融化量几乎翻了5倍,从每年70亿吨增长到每年330亿吨。


实际上,2010~2015年,南极海冰表现出小幅增长态势。然而2016年南半球的春末夏初,南极海冰范围迅速减小,并跌破历史纪录,成为当时有卫星观测记录以来的最低值,随后海冰范围略有恢复,但仍维持在较低水平。2022年2月,南极海冰面积再创新低,而2023年,这一纪录又被打破。


美国国家冰雪数据中心(National Snow And Ice Data Center, NSIDC)数据显示,南极海冰面积在2022年2月底(南半球夏末)减少至约192万平方公里,自1979年有相关卫星观测记录以来首次跌破200万平方公里关口,创历史最低水平。


由于南极异常高温,导致当地冰层不稳定,2022年1月和2月罗斯海、阿蒙森海和威德尔海区西北部的冰也已经消失。


步入2023年,随着北半球逐渐进入夏天,南极开始迎来冬天和极夜。依照往年情况,每年年初(南半球夏季)融化的南极海冰应在年中(南半球冬季)重新积聚,但据科学家观测,南极海冰远未恢复至预期水平。


美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)卫星数据显示,2023年6月,南极的海冰仅覆盖了1170万平方公里,比2019年的最低纪录低了115万平方公里,比2022年同天观测到的数值低了120万平方公里,比1981~2010年的均值则低了260万平方公里。根据美国国家冰雪数据中心的数据,南极海冰面积目前正处于自45年前有记录以来的最低水平。


世界气象组织在2024年3月19日发布的《2023年全球气候状况报告》显示,到目前为止,南极海冰面积是有记录以来最小的,冬季结束时的最大范围比前一年又小了100万平方公里,相当于法国和德国面积的总和。


二、庞然大物接连解体


冰架有时被称为南极的“安全带”,因为它们支撑着来自南极内陆冰盖的上游冰流,能延缓陆地冰进入海洋的速度。南极大陆的大部分地区都是通过冰架的崩解和融化而失去冰的。部分冰架的断裂和分离是一个自然过程,冰架通常会经历缓慢生长的周期,其间会出现孤立的崩解事件。但近年来,科学家们已经看到几个大型冰架正在解体。


沿着南极半岛,在这里曾发生了很多冰架崩塌事件,包括古斯塔夫王子冰架(Prince Gustav Ice Shelf,1989年至1995年崩塌)和威尔金斯冰架(Wilkins Ice Shelf,2008年至2009年崩塌)。在康格冰架曾经所在的南极东部,库克冰架(Cook Ice Shelf)在20世纪70年代部分消失。


拉森冰架(Larsen Ice Shelf)是位于南极半岛边缘、威德尔海西北方的冰架,从南极半岛东岸的渴望角延伸至赫斯特岛南方。拉森冰架可再被细分为四块不同的冰架区域,从北到南依序是:拉森A、拉森B、拉森C、拉森D。其中拉森A面积最小,且已于1995年崩解消失。拉森B则于2002年崩解。拉森C冰架冰层平均厚度为300米,面积5.5万平方公里,是世界第四大冰架,大约是比利时国土面积的两倍,和苏格兰面积差不多。虽然位于更南端的拉森C当时较为稳定,但科学家预测持续暖化的结果可能会造成它在一个世纪乃至更短时间内崩塌,继而引发海平面升高。


果然,拉森C在2010年首次出现了可见的裂缝。在2017年1~3月,裂缝至少增大了10公里。此后,长达175公里的裂痕以飞快的速度增长。2017年5月,一周内裂缝延伸了大约17公里。2017年7月10日至7月12日裂缝贯穿整个冰架,导致一座面积5800平方公里、约350米厚的冰山脱离,被命名为A68,是有记录以来面积最大的冰山之一。截至2021年4月16日,A-68冰山已彻底消失。A68脱离拉森C后,整个冰架的面积缩小了12%,剩下的拉森C冰架面积是有史以来最小的,世界地图也要重新再画。此次事件也被认为是“全球气候变化的一个临界点”。


(注:位于0度到西经90度区域的冰山以A开头,西经90度到180度区域的冰山以B开头,180度到东经90度区域的冰山以C开头,东经90度到0度区域的冰山以D开头。字母后的数字表示这座冰山是在该区域观测到的第多少座冰山。因为冰山常常会解体,当一座冰山分成几大块后每块仍符合命名标准时,就会在它原有名字的后面,加上A、B、C作为后缀。)


“当拉森C冰架完全崩解时,其后方的冰川将不可避免地进入海洋,并使全球海平面升高约10厘米。拉森C冰架裂缝的不断扩大是其最终将不可避免地全部崩塌的信号,而崩塌产生的影响也将远远超越南极范围。”中国气象局气候服务首席专家周兵表示,“目前,科学家尚未预测崩塌事件发生的确切日期。”


2017年5月拉森C冰架的裂缝。图源:NASA


NASA表示,拉森C的分裂将带动恶性循环,导致冰架结构更加不稳和脆弱,原本受到拉森C保护的更深层的冰层,预期会变得更容易消融和解体,特别是随着气温升高。


2019年9月下旬,欧洲航天局的“哨兵1号”(Sentinel-1)观测卫星拍摄到埃默里冰架(Amery Ice Shelf)发生崩裂,生成D28冰山,厚度210米,面积1636平方公里,是半个多世纪以来这个冰架崩裂出的最大冰山。埃默里冰架上一次生成大型冰山还是在20世纪60年代初期。当年那片脱落的冰山更为庞大,总面积9000平方公里。


(注:埃默里冰架是南极的第三大冰架,也是东南极最大的冰架,是南极东部关键的排水渠道。它长约400公里,宽约175公里,面积约为6万平方公里。)


21世纪初拍摄的未脱离埃默里冰架的D28。图源:NASA



2021年5月,“哨兵1号”发现一座巨大冰山脱离南极威德尔海的龙尼冰架(Ronne Ice Shelf),成为当时漂浮在海洋上的最大冰山,代号为A76。冰山长大约170公里,宽约25公里,面积大约4320平方公里。


(注:龙尼-菲尔希纳冰架位于西南极洲威德尔海沿岸,被伯克纳岛分为两部分,岛西为面积较大的龙尼冰架 ,东为菲尔希纳冰架。)



2022年3月15日,卫星观测数据显示南极东部的康格冰架(Conger Ice Shelf)发生了完全崩解,其面积约为1200平方公里,与洛杉矶市的面积相当。英国海洋地球物理学家罗布·拉特认为,气候变暖增加了冰架崩解的可能性。过去40年来南极地区出现了一系列冰架崩解现象,但主要出现在气温较高的西部和南极半岛。“自我们能接收卫星数据以来,南极地区东部没有出现过这样的冰架崩解情况。”尽管康格冰架的面积堪比一座大都市,但它是一座“很小的”冰架,多年来不断缩小,直到最终崩解。另外,美国国家冰雪数据中心首席科学家、冰川学家特德·斯坎博斯认为,康格冰架崩解的原因是最近气温偏高,海冰消融达到创纪录水平,冰架受到海浪冲击影响。


南极东部冰架坍塌拍摄实景。图源:美国国家冰雪数据中心


时间来到2023年1月23日,英国南极调查局发表研究结果指出,南极布伦特冰架上的一条巨大裂缝断裂,导致一座巨大冰山脱离,被命名为A81。这一座冰川的面积1550平方公里,厚度为150米,面积接近大伦敦地区。这次的冰架断裂也是近两年内该区域的第二次。就在2021年,一座约1270平方公里的冰山从布伦特冰架断裂,被命名为A74。




三、追踪最大的冰山


早在2000年3月,就有一座超大冰山从罗斯冰架崩解脱离,它长295公里,宽37公里,初始面积约有1.1万平方公里(约等于牙买加岛的面积)。这就是被称为有记录以来的史上最大冰山B15。


这是2000年4月,B15从罗斯冰架上脱落时拍摄的卫星照片。图源:NASA


2003年11月,B15一分为二,随后又再次分裂成许多小块。继承了B15绝大部分的B15a,表面积超过3100平方公里,与纽约的长岛相当。2005年10月,B15a发生解体崩裂,形成三座新的冰山:B15m、B15n和B15p。


从南极罗斯冰架脱离18年后,B15的面积已经大幅缩小,并分裂成多个小块,其中大部分已经融化。2018年冰山漂流至南乔治亚群岛附近的温暖水域,国际空间站上的宇航员在5月22日拍摄了剩余的冰山一角——B15z。


图源:NASA


据长期负责观测B15a冰山的有关科学家介绍,这座冰山解体后已经改变了南极地区的地形地貌,随后还将对南极的气候变化产生影响。这座冰山导致世界最富饶的海洋之一——南极的罗斯海毁灭性地丧失了食物链的一些关键部分。


A68和A76是继B15后近年来从南极冰架分裂出来的当时最大的冰山。A68于2017年7月从拉森C冰架脱离后一直漂泊海上。3年多时间,它漂流了超1500公里,进入南大西洋朝着南乔治亚岛进发。到了2020年12月,A68a与南乔治亚岛附近海床发生剐蹭,造成崩解。新的小冰山面积约有150平方公里,被命名为A68d。


A76冰山移动过程也基本差不多。2021年5月,A76从威德尔海的罗斯冰架上脱落,漂浮了148天后分裂成3座冰山,分别是A76a、A76b和A76c。其中A76a是最大的一块,继承了A76绝大部分体积。长135公里,宽26公里,总面积超过3000平方公里。


A76a在2022年10月进入德雷克海峡水域,渐渐消融。2023年5月24日,NASA的“特拉”卫星拍摄到了一张新的图像,A76a分裂成六大块后在南乔治亚岛附近漂散开。这表明,在这一图像拍摄前数天,这一巨大的冰山就已经分崩离析,距2021年的脱落地点约有2400公里。




目前现存的最大冰山是A23a。1986年,这座冰山从罗尼冰架上脱离,随后就地搁浅在了威德尔海,并在那里停留了30多年。它大约有400米厚,面积近4000平方公里。2020年,英国南极调查局注意到该冰山开始移动。目前,A23a在南极半岛的北端。英国南极调查局提供的卫星图像显示,2022年至2023年期间,这座冰山在洋流和风的推动下,在威德尔海移动了数千公里。威德尔海的大多数冰山最终都被洋流带到南大西洋的“冰山巷”,它们最终在那里融化。A23a的最终宿命很可能跟A68和A76一样,消失于南乔治亚岛海域。


2023年11月南极冰山A23a的卫星图像。图源:European Union/Copernicus Sentinel-3 via Reuters



A23a的漂流路线。图源:欧洲航天局


南乔治亚岛及德雷克海峡水域是南极众多冰山的坟墓。德雷克海峡是连接太平洋和大西洋的深水水道,位于南美洲的合恩角和南极半岛北部的南设得兰群岛之间,是著名的冰山单程票的终点站,冰山不小心漂流到这里基本就有去无回了,因此被称为“冰山坟墓”。这条向外输送大量南极浮冰的路径也被称之为“冰山巷”(iceberg alley)。有的冰山底会搁浅在偏远岛屿周围的大陆架浅滩上慢慢消融。


之所以这里会成为“冰山坟墓”,原因就在于著名的南极绕极流。南极绕极流是地球上唯一一个完全环绕地球流动的洋流,它把南极和外界隔离开来,影响着南极的方方面面。同时,南极绕极流也是地球上运送水最多的洋流,它从西向东穿过德雷克海峡,每秒输送95000万立方米到1.5亿立方米的水,这意味着它在这里有强大的推动力。


因此,当有物体进入这里的时候,它就会被强大的动力拖走,一般情况下它会跟随洋流流动,但有时候也会直接被甩出去,总之这是一条不归路。相比较于北极,南极要寒冷许多,其中很大一部分原因就是南极绕极流的存在,它阻挡了温暖的海水进入南极。


可以说南极绕极流就是一个温度的分界线,向南是寒冷,冰山不易融化,所以A76a在形成后的一年多时间里基本没有发生变化;而向北则是温暖的水域,冰山会迅速融化。最重要的是,在南极绕极流的推动下,冰山根本无法再返回南极,它的命运只能是慢慢融化了。


四、灭顶之灾?



南极冰架上出现越来越多的裂缝,是海洋科学前沿的研究热点之一,深受各界关注。大型冰架的崩塌、脱离冰架后的冰山漂移与消融,将影响冰架的稳定性、海洋生态系统、海上航行安全、冰海相互作用、海平面变化,改变物质平衡,还可能引发一系列连锁反应。


首先,冰山是航船的天敌。事实上,漂浮在茫茫大海上的冰山一直是高纬地区航船的“克星”。那些散落在大海中巨大的冰块,好像一个个隐藏在海平面下的“定时炸弹”,船只稍有差池就会葬身大海。随着现代航海技术的进步,船撞冰山的概率已经大大减小。但是冰山始终是笼罩在极地航船头上的一片“乌云”。


就在2022年,挪威一艘“太阳号”游轮就撞上了冰山。游轮在驶向阿拉斯加州哈伯德冰川途中与一座冰山相撞。据美国国家冰雪数据中心的报道,冰山露出水面高度不到1米、宽度不到2米,还没有一辆小轿车大。和当年泰坦尼克号撞的冰山相比,这座冰山实在微不足道。然而,这样一个“小块冰”的威力依旧非常可怕——现场拍摄的视频中,撞击发生之后,一声巨响,游轮完全停下来,并发生严重的摇晃,还稍微向一边倾斜。


相信很多人好奇:现在航海技术这样发达了,船上的雷达怎么会检测不到附近有冰山?


中国第四纪科学研究会构造与气候专业委员会委员、浙江师范大学地理与环境科学学院教授伍永秋表示,在高纬度密集冰区,船载雷达的作用并没有想象中那么大。因为现在的雷达还是无法分辨是冰山还是大片浮冰。如果遇到了大雾等一些极端天气,船员还是只能依靠瞭望来观察情况。一般这种情况,轮船行驶速度也会降低,防止撞到冰山。


第二,巨大冰山还会阻塞路线。实际上,冰山移动的速度并没有想象中快,巨型冰山的消融需要多年时间。这会对当地岛屿上企鹅、海豹等动物的觅食造成毁灭性打击,也会对极地科考运输造成不便。如果冰山在岛屿附近浅海搁浅,还可能会破坏海底的动物群。


就拿B15a来说,它在漂流途中曾使美国麦克莫多南极考察站、新西兰斯科特基地和意大利特拉诺华基地的补给线受阻,运送补给的破冰船需要在冰层覆盖的洋面上多开辟60公里的水道。


阿黛勒企鹅是南极大陆上最著名的“原住民”,半数以上的阿黛勒企鹅生活在罗斯岛上。每年10月,它们开始交配,然后在12月左右筑巢产卵。在35天的孵卵期中,负责孵化企鹅卵的雄性企鹅不吃不喝,待小企鹅孵化出来之后,再由雌性企鹅从海中捕捞磷虾喂养后代。在岛的一侧,形如巨大楔子的B15a正好卡在麦克默多海峡(McMurdo Sound)正中,阻住了风和洋流,也阻住了小企鹅们的生路。在这个繁殖季节,新孵化出的小企鹅大约只有10%能生存下来,导致当地的企鹅种群数量下降70%以上。


英国南极调查局生态系统团队负责人格兰特教授也表示,大型冰山对浅海床的碰撞剐蹭可能会对生物多样性的海底社区造成灾难性的影响,包括宝贵的鱼类种群的育苗区。


由于体积过于庞大,目前正在一路向北的A23a冰山,可能会遭遇到多次搁浅。科学家预测,它最终可能被困在南乔治亚岛附近的浅水区。这对在这居住的数百万只企鹅、海豹等生物来说,简直是一场灾难。


“在A23a冰山移动的路上,有一个企鹅生活的小岛。一旦冰山行至此地,或者在此处搁浅。就可能会阻断企鹅和海豹的觅食路线。”自然资源部第二海洋研究所副研究员赵军表示,企鹅一般有比较固定的觅食路线,冰山的出现就像拦在它们回家路上的“长城”,不得不绕路。“不只在家里等着投喂的企鹅幼崽会被冻死、饿死,成年企鹅也会受到威胁。”


第三,冰山还会对地区气候环境造成影响。B15a它曾经一度因漂流而封堵过麦克莫多海峡,使对南极地区气候起重要调节作用的洋流和极地海风受到扰乱,从而影响到南极的整个气候变迁。此外,欧洲航天局环境观测卫星曾拍摄到B15a与德雷加利斯基岛发生碰撞的照片。那次撞击虽然导致德雷加利斯基岛上一块5公里长的冰面碎裂,但是B15A冰山本身并未受到严重损坏。


从极地滑入大洋的冰山在全球气候循环中起着重要作用。南大西洋正是由于从极地漂来的冰山使水温降低,而成为全世界唯一没有台风的大洋。赵军解释,冰山将大洋水温降低,缩小了极地和赤道地区的温度差异,大气环流变弱,台风等天气就会减少。


冰山的融化,使大量淡水进入海洋中,从而降低了盐度水平,并使水域不适合许多浮游植物和以它们为食的浮游动物。然后,这些影响可能会沿着食物网级联到鱼类、鸟类、海豹和鲸。对于A76a来说,尽管它从未处于与南乔治亚岛直接相撞的路线上,但它最终仍可能影响附近的海洋生态系统。完全融化时,A76a会向附近的海洋注入大量淡水,从而可能破坏海洋食物网。


说起冰雪消融,不由得让人回忆起2020年的“血雪”事件。由于温度升高,冰层融化,南极加林兹岛出现了西瓜瓤那样红色的“血雪”,这些“血雪”的真实身份是一种以前一直被深埋于冰土下的红色藻类生物,冰层融化后,处于休眠状态的藻类生物获得阳光的热量,得以发芽开花。“按照当下南北极天气异常这种情况发展下去的话,终有一天‘血雪’极有可能在南极遍地呈现。”周兵对此表示非常担忧。


除了负面影响,冰山也会带来诸多积极影响。


像所有的大冰山一样,A23a的逐渐融化将使冰层中的矿物尘埃散落。在开阔的海洋中,这些尘埃是构成海洋食物链基础的生物的营养来源。从浮游生物到巨鲸,所有生物都将从大冰山的消亡中受益。“在许多方面,这些冰山赋予生命:它们是许多生物活动的起点。”


赵军表示,冰山中往往携带着大量的矿物质,随着冰山融入海洋,这些矿物质也将得到释放,并在海洋中分散,继而为生活在相关区域的处于海洋食物网底层的浮游植物和动物提供养料。


“冰山边移动,边‘施肥’。”经过研究发现,南大洋的浮游植物是缺铁的。冰山释放出的铁元素,有利于浮游植物的生长,继而吸引磷虾等动物过来觅食,是支撑南极生态系统良性循环中的一环。另外,浮游植物通过光合作用,消化掉一部分二氧化碳,起到固碳作用,对缓解气候变暖有一定的作用。


参考资料:

1.中国气象局,《世界气象组织2023年全球气候状况报告发布,称2023年为最暖一年全球气候亮起“红色警报”》

2.中国环境,《南极升温40℃,北极升温30℃,两极同时发烧可怎么好?》

3.澎湃新闻,《南极康格冰架崩解:与气温偏高、海冰消融及海浪冲击影响有关》

4.科技日报,《南极冰架加速变薄 或将坍塌》

5.中国数字科技馆,《南极洲康格冰架崩塌的背后》

6.钱江晚报,《科学汇|南极冰山又双叒脱落了!冰川融化地球会怎样》

7.参考消息,《美媒:世界最大冰山解体》

8.中国科学报,《全球最大冰山正漂离南极 约4000平方公里,不会对人类构成威胁》

9.潮声,《大冰山漂向大海,是福是祸?》

10.南方都市报,《大如伦敦的巨大冰山从南极冰架断裂,或危害航运、渔业和生态》

11.BBC中文,《A23a:追踪漂向“冰山坟场”的世界最大冰山,当前面积3800平方公里》

12.国家遥感中心,《南极冰盖变化》

13.三联生活周刊,《冰山来客》


本文来自微信公众号:瞭望智库(ID:zhczyj),作者:田硕,责编:蒲海燕,监制:杨越

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