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来自水下的威胁:岌岌可危的格陵兰岛

地球关注|2019-10-23 18:28

来源:国家地理|186人参与|0评论

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来自水下的威胁:岌岌可危的格陵兰岛

  格陵兰岛迪斯科湾的冰山。

  摄影:MICHAEL MELFORD, NAT GEO IMAGE COLLECTION

  撰文:ALEJANDRA BORUNDA

  东格陵兰岛,大海中的冰山闪闪发光。在距离海面300米高空中,一架经过特别改装的飞机飞过,海洋学家Josh Willis双脚分开站在飞机的金属地板上,努力保持平衡。他正抓着一个灰色的圆柱体,把它移到15厘米宽的无底管里。

  对讲机里传出飞行员的声音:“3、2、1、0,扔。”

  Willis放开了圆柱体。随着嗖的一声,它滑下管道,冲到空中。

  飞机立即向右倾斜,所有人都跑到了窗口。“我看见它了!”项目的另一位海洋学家Ian Fenty喊道。这个探测器的任务是沉入海底,记录那里的情况。

  Willis、Fenty以及其他科学家和飞行员正飞过格陵兰岛广阔的冰原,希望能找到海洋侵蚀冰层的原因,以及加速或减缓冰层进入海水,会对全球海平面上升造成怎样的影响。

来自水下的威胁:岌岌可危的格陵兰岛

  这是一架改装过的DC-3型飞机,正飞过格陵兰岛东海岸上空。“海洋融化格陵兰岛”研究项目的首席科学家Josh Willis准备把探测器放入无底管。探测器将从空中落下,降落在近岸海域,测量那里的海水温度和盐度。

  摄影:JONATHAN NACKSTRAND, AFP/GETTY IMAGES

  但究竟有多少海冰流失?速度有多快?这都是悬而未决的问题。目前全球海平面上升主要原因在于格陵兰岛。到2100年,冰盖融化会导致海面上升十几厘米吗?甚或更多?

  这个问题牵涉到上万亿美元。地球上近70%的人口生活在距离海岸160公里的地方,大量基础设施(包括机场、港口、城市、道路、网络电缆)所在地方,在未来几十年里可能会被洪水淹没。地势低洼的小岛国、城市规划者、保险定损员、房主……所有人都非常想知道未来水面会上涨多少。

  Willis表示,为此他们需要弄清楚在海洋与海冰相会的地方,究竟发生了什么。

  “一切都发生在这里。”就在此时此地,未来的洪水在下方波光粼粼的大海中涌动。

  突然融化

  很久之前,由于全球变暖科学的发展,我们早就知道格陵兰岛的冰层在缩小。正如一位著名的气候科学家所言,这项科学比苹果手机和互联网技术还要古老。

  但直到20世纪90年代,格陵兰岛的冰层仍然非常稳定,虽然人为造成的气候变化导致气温上升。每年,冰像太妃糖一样,通过漏斗状的注出冰川,从冰盖中心流入海洋,使得冰盖重量有所下降。但足够多的降雪会落在1600米高的冰盖内部,平衡损失。

  20世纪90年代,科学家认为,格陵兰岛和南极洲的大型冰盖对气候变化反应缓慢,就像从冬眠中醒来的熊一样微微颤抖。是的,人为导致的气候变化在影响地球,冰盖也会受到影响,但真正的后果需要几十年甚至几百年才会显现出来。

  国家冰雪数据中心的冰川专家Twila Moon解释说:“最早,我们并不认为格陵兰岛需要观测几十年,而且也没有工具这么做。”

  但1997年前后,情况发生了变化。研究格陵兰岛西海岸雅各布港冰川的科学家惊恐地看到,伸入峡湾多年的冰舌开始缩小。1997年,冰舌的长度大约15公里;到21世纪初,仅仅过了5年,冰舌竟然消失了。

  “我们怀疑这种情况时有发生,但这是我们第一次亲眼看到,”David Holland说。他带领团队,对冰舌快速瓦解展开研究。

来自水下的威胁:岌岌可危的格陵兰岛

  在格陵兰岛西部,大块大块的冰从雅各布港冰川断裂。

  摄影:JAMES BALOG, NAT GEO IMAGE COLLECTION

  今天格陵兰岛冰盖失去重量的速度比几十年前快六倍,不久前的微妙平衡已被打破了。从2005年至2016年,格陵兰岛冰盖融化成了全球海平面上升最重要的原因,而南极洲很快就会超过它。

  在过去50年里,冰盖脱落导致海平面上升约1.27厘米,随着地球变暖,这个数字还在急剧增加。今年夏天,热浪在格陵兰岛徘徊了一周时间,一半的地面因此变得泥泞不堪;一天里流入海洋的融水相当于400多万个游泳池水量的总和。7月,大量融水涌入海洋,导致海平面上升了0.5毫米。

  总体而言,格陵兰岛冰盖锁住的水足以让全球海洋上升约7.6米。但在未来几百年时间里,这种灾难不太可能很快发生。尽管如此,在冰盖全部融化之前,就会引发全球性的巨大反响。

  纽约大学的海洋学家David Holland说:“这项研究开始时,我没想过温暖的次表层水会使冰盖瓦解。但现在越来越明显,它们可以而且正在瓦解冰盖。”

  第一条线索

  面对冰舌的消退,科学家开始了一场夏洛克·福尔摩斯式的追凶行动。

  当时,关于冰盖消融的大部分模型或多或少地假定:温暖的气团停留在冰盖上方,接着冰从顶部开始融化。但当雅各布港冰川突然消退时,天气并没有特别暖和。这意味着还有其他因素。

  由David和Denise Holland带领的海洋学家团队有一个预感:也许是冰舌所在的海水发生了什么变化。如果融化的原因不是上方温暖的东西,那可能和下方有关,就像一杯水中的冰块。

  问题在于格陵兰岛的海岸线崎岖偏远、冰雪覆盖,长达4.3万公里,而且只有少数几个地方可以进行持续测量。相比之下,加州海岸线的长度只有它的八分之一,却有几百个浮标在不断传输信息。

  幸运的是,丹麦渔业部门多年来一直在雅各布港冰川周围的峡湾中航行,检测水温和其他数据,以了解什么样的环境利于鱼类生长。

  Holland的研究团队将这些数据结合在一起,发现当雅各布港冰舌开始消退时,峡湾的海水也在变暖。

  所以罪魁祸首不仅仅是直射冰面的炙热阳光,当然这也是重要因素。源源不断的、稳定的温暖海水突然抵达雅各布港冰川,这才是症结所在。

  但这些海水来自何处?未来它们会做什么?问题堆积如山,一批又一批的科学家涌向格陵兰岛寻找答案。

  回归谜团

  雅各布港冰川的秘密被发现后,科学家清楚地意识到,海水的微小变化(温度、盐度和流动状态)会影响所有与之接触的冰。

来自水下的威胁:岌岌可危的格陵兰岛

  “海洋融化格陵兰岛”项目的研究人员乘坐一架改装过的DC-3型飞机,飞过格陵兰岛海岸上空。今年春天,科学家在冰盖上方1.2万米的高空,绘制出了冰川的形状。夏季时,他们降低了高度,正好掠过海岸,把探测器投入冰川附近的水中。

  供图:NASA

  从长远来看,这是个坏消息。自工业革命以来,人类造成的气候变化给大气带来了多余的热量,其中90%以上被海洋所吸收。随着时间推移,越来越多温暖的海水将会融化冰层。

  更多的冰即将被融化。格陵兰岛大约有200个冰川突出水面,因此很容易受到同样的侵蚀。最近为《国家地理》专门制作的模型显示,如果气候变化持续下去,那么像雅各布港冰川、格陵兰岛东南海岸的黑尔海姆冰川这样的大型冰川将会融化,致使海平面上升约1厘米。最近的研究还表明,到2100年,格陵兰岛融入海洋的冰(以冰山或融水的形式)将会使海平面上升5至30厘米。1000年后,如果温室气体排放量有增无减,那么冰层将会消失。

  沿海冰川就像卷曲在格陵兰岛内陆这个主根上的细根,大部分冰都是通过这些细根流走的。内部的冰流经这些冰川,最终汇入大海、消融,导致海平面上升。

  本世纪最初的几十年里,科学家发明了更为复杂的方法,来测量冰的流速:用雷达和可见光光谱卫星图像观测亮白色的注出冰川,用两颗强大的卫星给正在消失的冰“称重”,建立模型,捕捉冰层发出的声音和承受的压力。借助这些方法,科学家更清楚地看到有多少冰层在消失,他们发现200个注出冰川里,其中很多在缩小,就像雅各布港冰川一样。

  Willis和同事们推测,答案可能又和海洋有关。

  于是,他们设计了一个项目。他们需要知道一些情况:陆地上的冰发生了什么(于是他们飞过冰的边缘,用雷达追踪其活动);陆地和水中的冰之下的水深数据;冰是否沉到了深处,就像一个厚厚的酒瓶塞子堵住了峡湾,或者只是薄薄的一层?

  最后,他们还需要知道海水本身有哪些变化。海水变暖了吗?哪些部分变暖了?为什么会变暖?为此,科学家要把一些传感器放入水中。他们决定通过一架改装过的飞机投送传感器,被选中的是1942年制造的DC-3型飞机。

  2015年,他们坐着飞机,驾着船,开始科学研究,很快就得到一幅全景图。“我们发现这些峡湾有200米、400米、800米深!”Fenty惊呼道。

来自水下的威胁:岌岌可危的格陵兰岛

  “海洋融化格陵兰岛”研究团队乘坐的是一架经过改装的DC-3型飞机。这架飞机制造于1942年,原本在加拿大空军服役。这一次,它从东英格兰岛的库鲁苏克机场起飞,在附近海岸飞行一天。

  摄影:JONATHAN NACKSTRABD, AFP/GETTY IMAGES

  海岸周围的水域呢?Fenty说,有些地方的温度高得惊人,能达到10度甚至更高,远高于之前的猜测:他们以为只略高于冰点。

  这为融冰创造了一个完美的环境。这里的海水往往寒冷而清新,但如果潜到几百米深的地方,则有温暖的盐水层。这道洋流是墨西哥湾暖流的一部分,它来自热带,水中融入了赤道阳光的温度。

  大部分时候,格陵兰岛海岸都与温暖的海水隔离开来。岛屿边缘有一个宽阔的大陆架,像防波堤一样阻止海水与冰接触。但有时,当长期天气系统陷入一种特定模式时,海水可能会溢出。一旦突破,海水就会流入深深的峡湾,继而长驱直入,抵达冰壁。

  深深的峡湾里满是冰川,就像瓶子里的巨大冰塞。但这些塞子很脆弱。每一点温暖的海水都会侵蚀它们。就在那次考察后的几天,科学家观察到惊人的一幕。当时,他们正从巨大的黑尔海姆冰川前低空飞过,目标是在冰川前锋漂浮的巨大冰山群中,从一个洞把探测器放出去。他们看到水从洞中奔涌而出,“就像冒着泡的大锅”,Willis说。

  探测器传回的数据显示,一堵温暖的水墙一直延伸到2000米以下的峡湾底部,正准备融化冰川。

  自2015年以来,研究团队每年都会向格陵兰岛附近的海域投放大约250个探测器。他们发现,很多时候,在大部分地方,温暖的海水已经流到了岛屿周围的冰川底部。

来自水下的威胁:岌岌可危的格陵兰岛

  格陵兰岛沿岸的很多冰川一直延伸到大海,但有些冰川已经分离。接触到温暖的海水后,它们会很快融化。

  供图:NASA GODDARD

  科学家认为,一些例外也证明了这个规律。例如,在雅各布港冰川,他们看到海水冷却几年,冰川也相应地减缓了消退的速度。但Willis表示,这只是印证了假设,且更清楚地告诉我们,海洋是“冰川的主控制器”。这个系统完全由海水决定。

  海洋的未来

  在飞机上,探测器落下几分钟后,数据开始传回Fenty的屏幕。在水面附近,海水温度仅高于冰点。但随着深度的增加,100米、200米、400米、500米,熟悉的信号又出现了,这意味着出现了温暖的海水。

  “就是它,”Fenty说:“大西洋的海水又来了。”

  多年来,研究团队一直在这里投放探测器:温暖的冰层已经侵入格陵兰岛沿岸的大部分地方。但岛上的风和洋流也受到天气循环的影响。这个循环正处于这样一个阶段:大西洋暖流在流向格陵兰岛,而非欧洲。当情况发生翻转后,格陵兰岛周围的洋流会变冷,雅各布港冰川的融化速度减慢。

  与其他很多大气、海洋模式一样,这个循环变化还没有和气候变化直接联系起来。但有一些迹象表明,温暖的海水接触冰层边缘的现象越来越普遍。

  斯克里普斯海洋研究所的海洋学家Fiamma Straneo说:“我认为,在不断变暖的星球上,一定会出现冰川消退和冰盖改变。格陵兰岛在向我们传递气候信号,在告诉我们:北极上空更温暖的大气和更温暖的海洋究竟带来了什么。”

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