气候驱动的海洋温度变化可以减缓失控的南极西部冰退缩

新的研究发现，南极洲西部的冰盖范围内的崩塌并非不可避免：冰流失的速度因大气和海洋环流的区域差异而异。

一个国际研究小组将卫星图像、气候和海洋记录结合起来，以获得迄今为止对南极西部冰原(其所含冰量足以使全球海平面上升 3.3 米)如何应对气候变化的最详细了解。

来自剑桥大学、爱丁堡大学和华盛顿大学的研究人员发现，南极洲西部海岸冰层不稳定的速度和程度因区域气候的不同而不同。

发表在《自然通讯》杂志上的他们的研究结果表明，尽管南极西部冰盖继续消退，但在 2003 年至 2015 年间，海岸线脆弱区域的消退速度放缓。这种放缓是由周围海洋温度的变化驱动的，这反过来又是由海上风力条件的变化引起的。

以海洋为基础的南极西部冰原是广阔而不稳定的松岛冰川和思韦茨冰川的所在地，位于海平面以下 2,500 米的陆地之上。自 20 世纪 90 年代初以来，科学家们观察到该地区的冰融化、退缩和速度突然加速，这部分归因于过去一​​个世纪人类引起的气候变化。

其他科学家此前曾指出，这种在低洼陆地上的反应可能是不可逆转的、整个冰盖崩塌的开始，称为海洋冰盖不稳定性，它将独立于任何进一步的气候影响而继续存在。

该论文的第一作者、剑桥斯科特极地研究所的弗雷泽克里斯蒂博士说：“一旦海洋冰盖超过某个临界点就会导致失控反应的想法得到了广泛报道。” “尽管如此，关于气候持续变化在多大程度上仍能调节整个南极西部海岸线的冰损失的问题仍然存在。”

克里斯蒂及其同事利用一系列卫星收集的观测资料发现，自 2003 年以来，由于气候变化，南极西部冰盖的演变方式存在明显的区域差异，与邻近地区相比，阿蒙森海域的退缩速度明显放缓和大大加速的别林高原海域。

通过分析气候和海洋记录，研究人员将这些区域差异与近海表面风的强度和方向的变化联系起来。

在南极洲的这一部分，盛行风来自西方。当这些西风变得更强时，它们会从海洋深处激起更温暖、更咸的海水，这些海水到达南极海岸线，并加快冰的融化速度。

“但在 2003 年至 2015 年期间，阿蒙森海域近海盛行西风的强度减弱了，”克里斯蒂说。“这意味着更深、更温暖的水无法侵入，我们看到该地区相应的冰川行为发生了显着变化：融化速度和冰块损失明显减少。”

那么是什么导致了这些较弱的风，并暗示减少了冰的融化呢?研究人员发现，主要原因是阿蒙森海低压系统异常加深，导致温暖水入侵减少。该系统是该地区主要的大气环流模式，其压力中心位置——海上风力强度变化最大的附近——通常在一年中的大部分时间位于其同名海岸的近海。

在离这个压力中心更远的地方，研究人员发现，从别林斯高原海域流出的冰川的加速反应可以用相对更稳定的风来解释，相比之下，海洋驱动的融化更持久。

最终，该研究说明了推动南极洲西部短期变化的相互竞争的冰、海洋和大气相互作用的复杂性，并提出了关于冰冷大陆在变暖的世界中演变的速度有多快的重要问题。

“海洋和大气强迫机制在南极西部仍然非常非常重要，”来自西雅图华盛顿大学的合著者埃里克·斯泰格教授说。“这意味着冰盖崩塌并非不可避免。这取决于未来几十年气候如何变化，我们可以通过减少温室气体排放来产生积极影响。”

研究人员强调，在海洋冰盖不稳定性增加的背景下，需要进一步的工作来检验这种机制在未来的重要性。爱丁堡大学的合著者罗伯特·宾厄姆教授目前正在直接研究 Thwaites 冰川，以了解它如何受到气候变化的影响。

宾厄姆说：“这项研究强化了澄清南极西部冰盖最脆弱区域(如 Thwaites 冰川)退缩的速度有多快的迫切要求，这将对全球海平面上升产生影响。” “我们目前从今年 1 月穿越 Thwaites 冰川的过程中获取的新数据将直接解决这个目标。”

“气候与冰的行为方式之间存在着密切的联系，”克里斯蒂说。“如果我们遏制碳排放，我们就有能力减轻南极西部冰的流失。”

这项研究得到了苏格兰大学卡内基信托基金、苏格兰地球科学、环境和社会联盟 (SAGES)、摩纳哥阿尔贝二世亲王基金会、自然环境研究委员会 (NERC)、英国研究与创新部的支持(UKRI)、国家科学基金会、联合英国 NERC/ NSF 国际 Thwaites 冰川合作项目和欧洲航天局 (ESA)。