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冰川和山晚上太阳被认为在一个冰桥行动研究飞行,从南极洲西部返回。 信贷:生我们除股票的照片。
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2021年5月5日16:00时

帖子:超出2 c风险迅速和不可阻挡从南极海平面上升

客人的作者

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05.05.21
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下午1:00 05.05.2021 |
客人的帖子 帖子:超出2 c风险迅速和不可阻挡从南极海平面上升

2015年,来自世界各地的政府致力于巴黎协定和它的目标是将全球变暖限制在1.5 c或2 c。然而,排放的承诺,这些国家的政府已经提出了把世界放在课程3 c的变暖。

这样的野心和行动之间的不匹配可能对世界有巨大的影响,尤其是对全球海平面上升,已经加速

在一个新的造型研究发表在自然之间的区别,我们展示巴黎会议的目标和超出他们可能意味着南极的冰川融化。

在1.5或2 c,我们发现南极冰层融化继续像今天在相似的水平——尽管贡献将持续几个世纪。

然而,在3 c,我们发现重大风险的快速,在2100年之前不可逆转的海平面上升。我们的模型包含了冰河学过程观察到在过去的几十年里,包括冰架的影响损失提供出口冰川和随后的海洋“冰崖”崩溃。

我们还表明,我们的模型能够准确地再现地球古代海平面的变化,从而增加他们的信心,让他们可以模拟长期影响超出2100。值得注意的是,我们的模型所示阈值行为一旦变暖2 c,暴露的风险超出巴黎目标和明显的限制碳移除停止这些过程一旦开始。

过去+礼物=未来

地球过去几百万年的历史了一系列的冰河时代分解温度相对较短的时期,被称为“间冰期”。

代理数据透露,在过去的这些——大约125000年前,全球平均气温今天是一样的,但海平面的变化6 - 9米高

数据显示,大部分的格陵兰冰盖——有一个现代的体积相当于海平面上升7.4米,活了下来。这表明一些部分南极西部冰盖极冰原必须融化,即使在今天的温度。

然而,今天全球气温正在上升,这意味着我们需要找到另一个模拟地球遥远的过去的线索在未来海平面可能会发生什么。

当前下减排承诺巴黎协定把世界放在课程2.5摄氏度的升温到2100年(范围1.9 - -3.0 c)。年代中期上新世3 m年前,一个适当的时间比较。地质学家认为二氧化碳水平相当于今天400 ppm (ppm),气温介于间冰期工业化前的水平

最近的地质资料表明海平面比今天,偶然地更高暗示的贡献乳米从南极洲。这意味着南极东部的一部分失去了冰,以及格陵兰岛和南极西部。传达的信息是明确的:南极冰盖——地球的最大的潜在来源海平面上升——敏感温度上升2摄氏度左右。

因此,重要的是我们使用的模型来预测未来海平面上升的正确地捕获变化出现在地球的遥远和最近的过去。

我们发现我们的模型只能复制这些地质观察只有包括“动态”冰盖过程基于我们的观察过去几十年。这些突然的分手时支撑冰架在融水成为覆盖;和高的崩溃,不稳定的冰崖,出现在边缘的冰盖冰架时丢失。

浮动支撑

南极洲的冰盖,57米潜在的海平面上升,流到周围的南太平洋,有一个很大的护圈的冰架扩展在水中。

这些冰架和他们双方之间的摩擦和当地山峰在海底举行这些冰架,反过来“支持”——或者退缩——冰盖,大大减缓了对海洋的放电。自己以这种方式,虽然冰架(因为它们浮在水面上)不会导致海平面上升,他们扮演着重要的角色在放缓从南极冰的损失,它将导致海平面上升。

Riiser-Larsen

Fimbul

Filchner-Ronne

拉森C

测定

乔治六世

南极东部

西

威尔金斯

南极

松岛

方丈

沙克尔顿

西南极洲

Thwaites

男孩旁边

罗斯

1000公里

图形:碳简短。必威手机官网©Quantarctica /挪威极地研究所

冰架在气候变暖很容易融化从下面的海洋表面的融化从上面。冰架正日益变薄,使它们容易突然崩溃,特别是在持续的温度峰值零上融水会累积在它们的表面时,楔入开放现有的深裂缝称为“裂缝”。

冰架突然崩溃的两个显著的实例发生在去年夏天北极,当加拿大最后冰架米尔恩7月,倒塌,紧随其后的是Spalte在格陵兰岛东北不到一个月后。Spalte北极最大的组成部分,剩余的冰架。

另一个壮观的冰架崩塌于2002年出现在南极半岛,什么时候拉森B骨折后成为融水覆盖着。南极半岛加热速度比其他大陆,但这样的崩溃事件可能会发生在南极洲周围额外的变暖;和我们的模型需要考虑。

Gif拉尔森B冰架的解体
Collapse拉尔森b冰架的照片。从信贷:图像美国宇航局地球观测站;动画由罗莎蒙德皮尔斯碳简短。必威手机官网

可以冰架重做,再一次,阻挡冰原吗?从理论上讲,是的,但在所有观察到的崩溃在过去几十年在格陵兰岛和南极半岛,他们没有成功地这样做。

因此,它似乎是难以建立一个冰架,打破一比。至少在某种程度上,这是因为海洋变暖——它拥有热量远远超过大气,防止新的冰架新兴。

倒塌的冰架上面所提到的,都是阻碍很多冰,将导致海平面上升,但这不是巨大的支撑冰架南极洲附近存在的今天。这些可以被认为是冰河时代的残余,一旦他们消失了,他们可能不会出现几千年来冷却温度后再确定。

大规模、深碗冰

南极的“大陆”实际上由群岛组成,类似东南亚大群岛。因此,完全三分之一的南极洲的冰盖休息——高达2.5公里的海床上低于海平面的地方。换句话说,它是一个提供“海洋”冰盖。

南极洲基岩海拔地图绘制使用BEDMAP2数据集。
南极洲基岩海拔地图绘制使用BEDMAP2数据集。总统et al (2017年)。复制下创作共用署名4.0许可证

这样的冰太厚的浮动,所以其损失可以导致海平面上升。但深层的出现奠定了基础不稳定可以产生快速的冰原冰损失,使它更不稳定。

一个不稳定的包含在许多模型”海洋冰层不稳定”(斯),其中涉及到的地区冰盖放在一个反向的基石,或“逆行”、斜坡—也就是说,底层床变得更深更远的内陆。因为向海的冰流的速度在接地线,接地之间的过渡点和浮冰-增加回厚冰,一个初始撤退的反基础可以触发一个自我维持的,积极的反馈循环,导致越来越快冰损失。

研究人员在南极洲西部已经观察到的这一现象的证据,特别是在Thwaites冰川法国,排水面积大小和连接通过深入内陆盆地南极西部冰盖的其余部分。增加信心斯作为一个可行的过程在很大程度上是负责任的海平面上升的预测特别报道气候变化在海洋和冰冻圈政府间气候变化专门委员会政府间气候变化委员会(IPCC)在2019年。

崩溃的悬崖

如果kilometre-thick冰川流入大海失去了完全支持冰架,冰的分数高于海平面(总厚度的10%左右)可以形成一个巨大的“冰崖”暴露在海面之上。

这些已经发生在格陵兰岛的末端最大的冰川流出口,已经失去了支撑冰架在最近几十年。下面的照片显示了一个示例的黑尔海姆冰川在格陵兰岛东南部。

黑尔海姆冰川的终点站在格陵兰岛东南部
黑尔海姆冰川的终点站在格陵兰岛东南部,与一个~ 70 - 90米高的裂冰的冰崖,交付的冰山进入峡湾。来源:克努特令人鼓舞。

这样的浮动悬崖的冰可以本质上不稳定。海拔不支持冰产生的压力超过冰的强度,特别是在严重受损和冰川冰。结果是下滑和“崩解”——或者中断——冰前的冰山。

产犊前达到进一步进一步回冰这一过程被称为“海洋冰崖不稳定”(MICI)。这个过程一直持续到边缘恢复稳定,最容易放在浅基础——或者是受到的(不太可能)再生冰架。在格陵兰岛最大的冰川,雅各布港冰川,失去了保护冰架在1990年代末,冰川100米的悬崖撤退内陆从2002年到2015年,超过12公里。

在南极半岛,起重机冰川遭受同样的命运与2002年拉尔森B冰架的坍塌。起重机的流量突然增加了两倍的速度和形成持久的100米的冰崖,撤退从原来5-8km宽渠道直到达到窄浅艰苦的峡湾(见下图)。

起重机冰川撤退后拉尔森B冰架崩塌
起重机冰川撤退后拉尔森B冰架崩塌。信贷:美国国家航空航天局地球观测图像由杰西·艾伦和罗伯特·西蒙,使用阿里eo - 1提供的数据NASA eo - 1团队。

出现MICI及其潜在影响对未来海平面在2016年提出自然研究由两个新论文的作者。作为回应,一些科学家反驳道这些冰崖可能不会如此不稳定的——例如,提供这样的新兴海洋悬崖可能比预期的失败之前和在高度达到500米。

然而,我们的最新工作总结的证据表明自然冰川冰是预先存在的缺陷,裂缝和深裂缝,因此,不可能会如此强烈,特别是快速冰流的条件下。

这些冰解动力学不确定性多快可以提供冰海洋依然存在,但基于观测在格陵兰岛,很明显,100米的冰崖反复崩溃,会导致冰川撤退上游尽管很快向海的冰流。

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幸运的是,今天在南极洲迅速崩解并不普遍,因为大多数南极洲冰川流入支持冰架的主要渠道。但这可能会改变未来有足够的变暖。重要的是,一些冰川在南极洲,比如Thwaites冰川在南极洲西部,远远比格陵兰同行更宽、更厚。

Thwaites大约10倍雅各布港冰川的宽度和厚度的两倍,达到上游到南极洲西部最深的碗里。水正在蚕食冰川底部的冰架,帮助推动了撤退的接地终点站的速度每年大约1公里在一些地方。撤退的终点Thwaites目前不够厚,产生一个摇摇欲坠的冰崖,但是,如果它继续回厚和厚冰,它可能开始像格陵兰岛冰川崩解,只是规模更大。

在我们的研究中,我们选择限制在格陵兰岛所观察到的崩解率,但在南极洲,裂冰可能会比这更快。

简而言之,MICI仍然是一个关键外卡南极洲对全球海平面上升的贡献。

1.5 - 2 c -长,缓慢融化

我们整合这些观察现实世界的行为和冰川冰损失,引发当支撑冰架瓦解——斯和MICI造成突然迅速撤退,到我们新的建模研究南极洲的冰盖将如何应对额外的变暖。

我们测试了该模型对当今(过去30年)的行为,以及南极海平面上升可能贡献125000年前(最后一个冰河时代结束时,在气候变暖的1 c)和3 m年前(中新世,在间冰期气候变暖)。

模型执行——在过去的繁殖条件但只有当动态与分手的大水覆盖冰架和MICI都包括在内。

那么这个新的动态模型告诉我们关于南极洲的贡献在未来气候变暖海平面上升?简单地说,随着气温升高,南极冰损失增加,发生更快,很快可能达到不可逆转的条件。我们发现,当前在巴黎协议中的承诺锁定——早在2070年左右——巨大的海平面上升几百年几千年。

下面的图表显示了南极海平面上升的预测贡献下场景符合1.5摄氏度(上)和2 c(底部)变暖的2100(左)和2300(右)。蓝色阴影和黑色的线条表示模型传播和中位数,分别对南极洲的总贡献海平面上升。红线显示了值的贡献。

率和总金额从南极海平面上升1.5摄氏度和2 c
率和总金额从南极海平面上升1.5摄氏度(上)和2 c(底部)变暖的2100(左)和2300(右)。蓝色阴影和黑色线条显示模型传播和中位数,分别。红线显示每年海平面上升的速度。来源:DeConto et al (2021年)。

我们发现,在这些温度,南极海冰融化和海平面上升的贡献继续利率见过今天,达成2100年6-11cm的可能范围。除了这个世纪,贡献仍在继续,2300年仅略有加速。

重要的是要注意,即使全球变暖仍在今天的1.1摄氏度,海平面上升从南极洲不停止。相反,它仍在继续——慢——几个世纪以来没有停止。这符合我们了解地球的历史。在过去的间冰期,例如,当海平面稳定在6 - 9米比今天更高——几千年才达到的水平。

我们的研究也关注其他因素是否会缓慢南极洲的冰损失,包括基岩反弹,增加淡水附近海域的冰层融化,和地表径流的融水冰架。然而,我们发现,这些消极的反馈有什么影响或太迟,防止发生不可逆损失和海平面上升。

3 - 4.5 - c -快速和长期的融化

场景符合3 c的变暖,我们的模型表明,南极洲将大幅跃升,海平面上升的速度,快速撤退Thwaites引发的,这造成南极西部冰盖的大部分或全部。

我们的模型模拟表明,这种加速开始大约在2060年,达到5毫米(0.5厘米)每年在本世纪末。相比之下,今天的手机上网速度从所有来源(包括格陵兰岛、陆地冰川和热膨胀)关于3-4mm每年。总海平面上升可能会每年超过1厘米,形成了巨大的挑战,适应工作。

发生更强烈和更灾难性的跳变暖超过3摄氏度。使用高排放场景RCP8.52100年——导致变暖约4.5摄氏度——我们发现从南极海平面上升近一倍的3 c场景,到2100年达到34厘米。海平面上升的速度大大增加后不久,超过6厘米每年到2150年,南极西部冰盖完全分解。在这个场景中,在南极东部冰盖不稳定也引发了;仅从南极洲,到2300年,海平面上升达到近10米- 10倍从1.5摄氏度的情况下我们会看到。

这些预测如下图所示,3 c(上)和4.5摄氏度(底部)。

率和总数量的海平面上升从南极洲4.5 3 c和c的变暖
率和总金额从南极海平面上升3 c(上)和变暖的4.5摄氏度(底部)2100(左)和2300(右)。蓝色阴影和黑色线条显示模型传播和中位数,分别。红线显示每年海平面上升的速度。来源:DeConto et al (2021年)。

在1.5 c和2 c的场景,这南极海冰融化和海平面上升将持续几个世纪。地球的过去,数据表明,总海平面上升2摄氏度之间(造成的所有来源)和3 c是比现在高出约20米。

二氧化碳去除,太少,太迟了

在我们的研究中,我们还考虑了二氧化碳去除的影响(CDR)海平面上升。

CDR——也被称为负排放——包含了一系列的措施来消除大气中的二氧化碳并将其储存于地下。经常提出来抵消排放这些应该继续过去的允许的范围巴黎1.5 - 2 c目标。

许多这些技术仍未经证实的,但我们的研究乐观地假设他们可以迅速降低二氧化碳水平工业化前水平(约280 ppm)在几世纪。

使用温和的气候变暖情况3 c,我们评估CDR的影响在时间点上,从2030年到2200年。我们发现在任何时候开始CDR 2060年之后没有明显减缓冰盖流失,每十年的延迟导致海平面上升的一个额外的跳。

一旦开始认真后温度在本世纪中叶达到2 c -南极海平面上升变得不可阻挡,甚至对工业化前的温度快速返回。失去支撑的冰架和温暖海洋的热量很多世纪防止冰冻的南极冰架。结果表明,CO2去除可以慢,但不能停止这个巨大的冰损失一旦它开始。

目前巴黎承诺和超调

我们必须记住,这是一项研究中,一个模型。气候研究是建立在发展共识通过许多模型的开发和测试。因此,一旦其他已知的物理模型包括更多,他们可能发现更少,甚至更多,海平面上升。

然而,我们的研究结果表明,过度的巴黎协定的目标——包括那些目前的承诺——持有长期从南极海平面上升的特殊风险。

这些风险更高和更长的过度生长。特别是,如果巨大的南极冰川冰永远不会失去任何速度比格陵兰岛小同行是一个非常乐观的假设。然后另一个,更戏剧性的方式崩解和冰损失可能出现在南极冰厚,我们之前从来没有观察到。

DeConto, r . et al。(2021)巴黎从南极洲气候协议和未来海平面上升,自然,doi: 0.1038 / s41586 - 021 - 03427 - 0

本文包含的贡献理查德博士巷艾凡,普大学宾夕法尼亚州立大学的地球科学教授和参与多个IPCC评估报告。biwei6868

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