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杉木海岛冰川的卫星图象在西南极洲。信用:ng图片/ alamy股票照片。
杉木海岛冰川的卫星图象在西南极洲。 信用:ng图片/ alamy股票照片。
客人帖子
2020年2月14日8:00

帖子:西南南极冰板到“提示点”的近距离是多么近?

Christina Hulbe教授

Christina Hulbe教授

14.02.2020 |8:00 AM
客人的帖子 帖子:西南南极冰板到“提示点”的近距离是多么近?

在它的东西冰原和它的半岛之间,南极洲拥有足够的冰使全球海平面上升约60米

南极西部冰盖(WAIS)是一个相对较小的部分,包含的冰量相当于3.3M.海平面上升.然而,大多数它坐在不稳定的位置,被认为是“理论上不稳定”。

因此,人类活动引起的气候变暖将如何改变WAIS被普遍认为是最重要的最大的不确定性来源对于长期海平面预测。

这种不确定性最紧迫的方面是了解冰的不稳定性阈值是否已经被越过,我们现在测量的退缩是否注定要继续,以及今天看起来不变的冰在未来是否会保持不变。

最新研究表明,WAIS不可逆转损失的阈值可能位于1.5℃和2C的全球平均水平高于预工业水平。已经有了温暖大约1.1C.巴黎协定旨在将升温限制在1.5摄氏度或“远低于2摄氏度”的目标,避免这一阈值的边际确实是很好的。

海洋冰盖

根据最近海洋与冰冻圈特别报告(SROCC)政府间气候变化小组(IPCC),全球海平面将增加两个主要控制:未来人类导致的温室气体排放以及热化如何影响南极冰盖。IPCC说:

“2050年以后,由于排放情景和相关气候变化的不确定性,以及南极冰盖在更温暖的世界中的反应,气候变化的不确定性导致海平面上升。”

围绕瓦斯的脆弱性的担忧主要在于叫做的东西“海洋冰盖不稳定(MISI)——“海洋”是因为冰盖的底部低于海平面,“不稳定”是因为一旦开始退缩,退缩是自我维持的。

冰盖可以被认为是巨大的淡水储层。雪积聚在寒冷的内部,慢慢压实变成冰川冰,然后开始流动像一个非常厚的流体回到海洋。

在某些地方,冰到海岸,漂浮在海面,形成一个冰架.陆地表面上的冰(如果是海洋冰原,则是海底)之间的边界被称为“接地线”。接地线是冰原中储存的水返回海洋的地方。当它向海洋方向移动时,我们说冰盖有一个正的“质量平衡”——也就是说,它获得的冰质量比失去的冰质量更多。

但当接地线后退时,天平是负的。冰盖的负平衡意味着对海洋的正贡献,从而对全球海平面的正贡献。

不稳定

这张冰盖大规模平衡的基本情况是您需要了解为什么冰川学家关注MISI。

接地线上浮动一侧的冰架发生变化,比如变薄,可能会导致接地一侧的冰从海底脱落。随着浮冰的漂浮,接地线将会后退。由于冰在漂浮时流动的速度比在接地时要快,所以在接地线附近的冰流动速度会增加。快速流动引起的拉伸成为接地线附近变薄的新原因。

如下图所示。随着新浮冰流动和变薄的速度加快,它可能会导致更多的冰脱落和漂浮,推动接地线返回。

此外,有MISI风险的冰盖区域有一个反向梯度,或“逆行”梯度,这意味着它会进一步深入内陆。随着接地线进一步退缩到冰盖较厚的部分,流动速度加快,进一步增加了冰的流失。反向梯度使这个过程作为一个正反馈循环自我维持——这就是MISI不稳定的原因。

海洋冰盖不稳定性图解,或称MISI。支撑冰架的变薄导致冰原流动的加速和海洋末端冰缘变薄。由于冰盖下的基岩向冰盖内部倾斜,冰层变薄导致接地线后退,随后向海的冰通量增加,冰层边缘进一步变薄,接地线进一步后退。图CB8.1a
海洋冰盖不稳定性图解,或称MISI。支撑冰架的变薄导致冰原流动的加速和海洋末端冰缘变薄。由于冰盖下的基岩向冰盖内部倾斜,冰层变薄导致接地线后退,随后向海的冰通量增加,冰层边缘进一步变薄,接地线进一步后退。Credit: IPCC SROCC (2019)无花果cb8.1a

目前还不清楚在南极洲的任何地方是否已经越过了MISI阈值。我们知道接地线正在沿着阿蒙森海海岸线撤退——最引人注目的是在Thwaites冰川.并且撤退的司机似乎是相对温暖的海洋水 - 比历史平均水平升温约2c升温 - 流向接地线并导致比通常的熔化更强。

1,000公里

南极道

半岛

朗尼

南极东部

冰盖

松岛冰川

南极

西南极道

冰盖

横贯山脉

Amudsen海

Thwaites冰川

罗斯冰架

图形:碳简短。必威手机官网资料来源:qu南极洲/挪威极地研究所。

如果不稳定尚未开始,如果海洋变暖停止,则接地线应在新位置找到新的平衡点。但如果它已经开始,那么无论接下来会发生什么,撤退将继续。

快流

即使阈值已经过交叉 - 甚至在将来越过它 - 撤退就会以不同的速率进行,具体取决于我们在启动时“推动”的努力。

这是一个工作原理。不稳定取决于冰盖内的力的平衡。由于重力引起的力使得冰以速度的速度流动,这些速度取决于其厚度及其表面斜率。

浮侧的较大熔体速度和跨越接地线的速度更快地将比较小的速率更快地抽取冰的表面。更快的绘制产生较陡峭的表面斜率,从而更快地流动和更快的撤退。

松岛冰川冰架裂谷。来源:美国宇航局图像收集/ Alamy库存照片。KRB2DM
松岛冰川冰架裂谷。来源:美国宇航局图像收集/ Alamy库存照片。

一个造型研究去年发表的这个反馈发现,当MISI以一个更大的推力(更大的熔化速率)开始时,它比以一个更小的推力开始时进展得更快,即使在额外的熔化被移除之后。

这意味着即使在调用MISI,也要削减全球排放和减缓变暖将使更多的时间为其后果做好准备。

冰崖

似乎是海洋冰床的第二个不稳定来源 - 如果冰架完全丢失,那么就发挥作用。

一些最壮观的冰川变化的图像是冰山产犊换句话说,就是从海洋终结冰川的严重裂口前缘断裂。

这种崩解是由冰架底部的融化造成的。水力裂缝——在冰架表面形成的融水渗入冰并导致破裂——或者两者结合。

崩解发生的速度取决于冰悬崖表面高于水线的高度——悬崖高出水面越高,崩解的速度就越大。

与MISI的情况一样,WAIS下方海底的渐变意味着,随着冰峭壁撤退到厚厚的冰中,它将继续向海洋露出一个更高的悬崖,并且产犊率必须增加。

这个过程被称为“海洋冰崖不稳定性”(MICI)。该理论认为,当冰川表面高出海面约100米时,悬崖就会太高,无法支撑自身的重量。因此,它将不可避免地倒塌,暴露出它后面一个同样高的悬崖面,它也将倒塌。等等。

IPCC的SROCC表示,“Thwaites冰川尤其重要,因为它延伸到WAI的内部,床在海拔低于海平面的2000米”。(虽然,SROCC还指出,虽然MISI需要逆行床坡,但甚至可能发生在平坦或海面倾斜的床上。)

这种最近发现的过程并不像MISI那样学习,但这肯定会在未来几年内发生变化,因为科学家们继续观察到冰川等快速变化的系统。

海洋冰崖不稳定性的说明。如果悬崖足够高(至少有800米的总冰厚,或者在水线以上的冰大约100米),悬崖表面的应力超过了冰的强度,悬崖在重复的崩解事件中在结构上崩溃。图CB8.1b
海洋冰崖不稳定性的说明。如果悬崖足够高(至少有800米的总冰厚,或者在水线以上的冰大约100米),悬崖表面的应力超过了冰的强度,悬崖在重复的崩解事件中在结构上崩溃。Credit: IPCC SROCC (2019)无花果cb8.1b.

一个自然2016年对MICI的一项研究得出结论,南极洲“到2100年有可能使海平面上升1米以上,到2500年有可能使海平面上升15米以上”。最近的研究结论是,这可能是高估了,但指出,目前还不清楚MICI在本世纪将发挥什么作用。另一项研究该研究还表明,MICI造成的冰的快速流失可能会因为阻止冰川流动的冰架的缓慢消失而得到缓解。

阈值关闭

去年晚些时候庞大的建模团队评估对巴黎气候目标的冰盖响应的不同研究,以保持全球平均变暖“远低于”2C。

所有模型都指向同一个方向。也就是说,格陵兰冰盖和WAIS不可逆冰损失的阈值是全球平均变暖1.5摄氏度到2摄氏度之间的某个地方。我们已经在一点超过1c变暖现在。

审查文件解释说,这项1.5-2C窗口是“南极冰货架的生存”的关键,并因此对他们持有的冰川的“支撑”影响。

术语表
RCP2.6:RCP(代表浓度途径)是未来温室气体和其他强制浓度的情景。RCP2.6(也有时被称为“RCP3-PD”)是一个严格减缓的“峰值和衰退”情景......阅读更多

作者补充说,另一个阈值可能位于2C和2.7C之间。达到这种全球温度升高的水平可能会触发“激活几个较大的系统,例如罗斯和罗恩 - 菲克纳排水盆地,并开始更大的单反贡献”。

Ross和Ronne-Filchner是南极洲两大冰架。这些可能会在“100-300年内”,另一项研究在全球排放超出的情况下说RCP2.6场景.这种排放途径通常被认为与将全球变暖限制在2摄氏度是一致的。

这些发现意味着防止大量南极冰损依赖于限制全球排放 - 或以下 - RCP2.6。作为论文的结论:“跨越这些门槛意味着对大型冰盖变化的承诺和可能需要数千年的SLR才能完全实现并且在更长的时间表上不可逆转。”

来自这个故事的Sharelines
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