7000年前,这个冰盖较小。科学家们认为他们知道为什么。

随着气候变暖,南极洲的冰川和冰盖融化,由此导致的海平面上升有可能取代数亿人到本世纪末,世界各地。

海平面上升的幅度和速度的一个关键不确定性在于,目前西南极冰盖的“稳定”部分是否会变得“不稳定”。

其中一个地区是西南极洲的西普尔海岸,那里的冰河从大陆流出并排入海洋。

罗斯冰架(Ross Ice Shelf)减缓了这种冰流,罗斯冰架是一块漂浮的冰块,大小几乎与西班牙相当,它阻止了陆地上的冰。与南极洲西部的其他冰架相比,罗斯冰架的底部几乎没有融化,因为它下面的海洋非常寒冷。

罗斯冰架阻止了来自南极洲西部西普尔海岸的冰流。(地球物理研究学报/抄送 BY-SA)

尽管该地区在过去几十年中一直保持稳定,但最近的研究表明情况并非总是如此。沉积物的放射性碳测年法从冰盖下面告诉我们,它在大约7000年前后退了数百公里,然后在过去2000年内再次前进到现在的位置。

弄清楚为什么会发生这种情况可以帮助我们更好地预测冰盖在未来将如何变化。在我们的新研究,我们检验了两个主要假设。

测试方案

科学家们已经考虑了过去冰盖退缩和前进的两种可能的解释。第一个与冰盖下方的地壳有关。

随着冰盖的收缩,冰块的变化导致地壳缓慢隆起。与此同时,与直觉相反的是,由于冰盖和海水之间的引力减弱,冰层附近的海平面下降。

自上一个冰河时代以来,随着冰盖变薄和退缩,该地区的地壳隆起和海平面下降可能重新接地的浮冰,导致冰盖推进。

地壳隆起,冰盖附近的海平面下降,因为它失去了质量。(阿古/抄送 BY-SA)

另一个假设是,冰盖的行为可能是由于海洋的变化。当海洋表面结冰形成海冰时,它会将盐分排入下面的水层中。这种冷咸水较重,并混合到海洋深处,包括罗斯冰架下。这阻止了温暖的洋流融化冰。

上图:寒冷的密集大陆架水阻挡了温暖的极地深水融化冰层。底部:温暖的极地深水在冰架动,导致冰融化和退缩。(阿古/抄送 BY-SA)

海底沉积物和冰芯告诉我们,过去当冰盖退缩时,这种深度混合较弱。这意味着温暖的洋流可能已经流过冰架并融化了冰。当冰盖推进时,混合增加。

我们通过计算机模型模拟冰盖流动以及地壳和海面对冰盖变化的响应来测试这两个想法。

由于地壳隆起的速度取决于下层地幔的粘度(粘性),因此我们在南极洲西部的估计范围内进行了模拟。更粘的地幔意味着随着冰盖变薄,地壳抬升速度较慢。

最符合地质记录的模拟具有更粘性的地幔和更温暖的海洋,因为冰盖退缩。在这些模拟中,随着海洋变暖,冰盖退缩得更快。

当海洋冷却时,模拟的冰盖会重新推进到现在的位置。这意味着海洋温度的变化最好地解释了过去的冰盖行为,但地壳抬升的速度也会影响冰盖对海洋的敏感程度。

海洋温度的变化最好地解释了过去南极洲西部冰盖的退缩。(维罗妮卡·梅杜纳/CC BY-SA系列)

这对当今的气候政策意味着什么

人们非常重视近期研究这表明冰川融化在南极洲西部的某些地区可能是不可逆转的,例如阿蒙森海海湾。

在这些研究的背景下,政策辩论取决于我们是否应该专注于适应海平面上升而不是减少温室气体排放。如果冰盖已经融化,我们是否为时已晚?

我们的研究表明,现在放弃缓解还为时过早。

在高排放情景下运行的全球气候模型显示,海冰形成较少,并且深海混合.这可能导致数千年前导致大面积冰盖退缩的冷暖海洋转换。

对于西南极洲的西普尔海岸来说,如果我们从一开始就防止这种海洋变暖的发生,那就更好了,如果我们选择低排放的未来,这仍然是可能的。

丹·洛瑞,冰盖和气候建模者,GNS科学韩冬青,美国宇航局博士后研究员,美国宇航局

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