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來自水下的威脅:岌岌可危的格陵蘭島

地球關注|2019-10-23 18:28

來源:國家地理|350人參與|0評論

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來自水下的威脅:岌岌可危的格陵蘭島

  格陵蘭島迪斯科灣的冰山。

  攝影:MICHAEL MELFORD, NAT GEO IMAGE COLLECTION

  撰文:ALEJANDRA BORUNDA

  東格陵蘭島,大海中的冰山閃閃發光。在距離海面300米高空中,一架經過特別改裝的飛機飛過,海洋學家Josh Willis雙腳分開站在飛機的金屬地板上,努力保持平衡。他正抓著一個灰色的圓柱體,把它移到15厘米寬的無底管里。

  對講機里傳出飛行員的聲音:“3、2、1、0,扔?!?/p>

  Willis放開了圓柱體。隨著嗖的一聲,它滑下管道,沖到空中。

  飛機立即向右傾斜,所有人都跑到了窗口?!拔銥醇?!”項目的另一位海洋學家Ian Fenty喊道。這個探測器的任務是沉入海底,記錄那里的情況。

  Willis、Fenty以及其他科學家和飛行員正飛過格陵蘭島廣闊的冰原,希望能找到海洋侵蝕冰層的原因,以及加速或減緩冰層進入海水,會對全球海平面上升造成怎樣的影響。

來自水下的威脅:岌岌可危的格陵蘭島

  這是一架改裝過的DC-3型飛機,正飛過格陵蘭島東海岸上空?!昂Q筧諢窳昀嫉骸毖芯肯钅康氖紫蒲Ъ襃osh Willis準備把探測器放入無底管。探測器將從空中落下,降落在近岸海域,測量那里的海水溫度和鹽度。

  攝影:JONATHAN NACKSTRAND, AFP/GETTY IMAGES

  但究竟有多少海冰流失?速度有多快?這都是懸而未決的問題。目前全球海平面上升主要原因在于格陵蘭島。到2100年,冰蓋融化會導致海面上升十幾厘米嗎?甚或更多?

  這個問題牽涉到上萬億美元。地球上近70%的人口生活在距離海岸160公里的地方,大量基礎設施(包括機場、港口、城市、道路、網絡電纜)所在地方,在未來幾十年里可能會被洪水淹沒。地勢低洼的小島國、城市規劃者、保險定損員、房主……所有人都非常想知道未來水面會上漲多少。

  Willis表示,為此他們需要弄清楚在海洋與海冰相會的地方,究竟發生了什么。

  “一切都發生在這里?!本馱詿聳貝說?,未來的洪水在下方波光粼粼的大海中涌動。

  突然融化

  很久之前,由于全球變暖科學的發展,我們早就知道格陵蘭島的冰層在縮小。正如一位著名的氣候科學家所言,這項科學比蘋果手機和互聯網技術還要古老。

  但直到20世紀90年代,格陵蘭島的冰層仍然非常穩定,雖然人為造成的氣候變化導致氣溫上升。每年,冰像太妃糖一樣,通過漏斗狀的注出冰川,從冰蓋中心流入海洋,使得冰蓋重量有所下降。但足夠多的降雪會落在1600米高的冰蓋內部,平衡損失。

  20世紀90年代,科學家認為,格陵蘭島和南極洲的大型冰蓋對氣候變化反應緩慢,就像從冬眠中醒來的熊一樣微微顫抖。是的,人為導致的氣候變化在影響地球,冰蓋也會受到影響,但真正的后果需要幾十年甚至幾百年才會顯現出來。

  國家冰雪數據中心的冰川專家Twila Moon解釋說:“最早,我們并不認為格陵蘭島需要觀測幾十年,而且也沒有工具這么做?!?/p>

  但1997年前后,情況發生了變化。研究格陵蘭島西海岸雅各布港冰川的科學家驚恐地看到,伸入峽灣多年的冰舌開始縮小。1997年,冰舌的長度大約15公里;到21世紀初,僅僅過了5年,冰舌竟然消失了。

  “我們懷疑這種情況時有發生,但這是我們第一次親眼看到,”David Holland說。他帶領團隊,對冰舌快速瓦解展開研究。

來自水下的威脅:岌岌可危的格陵蘭島

  在格陵蘭島西部,大塊大塊的冰從雅各布港冰川斷裂。

  攝影:JAMES BALOG, NAT GEO IMAGE COLLECTION

  今天格陵蘭島冰蓋失去重量的速度比幾十年前快六倍,不久前的微妙平衡已被打破了。從2005年至2016年,格陵蘭島冰蓋融化成了全球海平面上升最重要的原因,而南極洲很快就會超過它。

  在過去50年里,冰蓋脫落導致海平面上升約1.27厘米,隨著地球變暖,這個數字還在急劇增加。今年夏天,熱浪在格陵蘭島徘徊了一周時間,一半的地面因此變得泥濘不堪;一天里流入海洋的融水相當于400多萬個游泳池水量的總和。7月,大量融水涌入海洋,導致海平面上升了0.5毫米。

  總體而言,格陵蘭島冰蓋鎖住的水足以讓全球海洋上升約7.6米。但在未來幾百年時間里,這種災難不太可能很快發生。盡管如此,在冰蓋全部融化之前,就會引發全球性的巨大反響。

  紐約大學的海洋學家David Holland說:“這項研究開始時,我沒想過溫暖的次表層水會使冰蓋瓦解。但現在越來越明顯,它們可以而且正在瓦解冰蓋?!?/p>

  第一條線索

  面對冰舌的消退,科學家開始了一場夏洛克·福爾摩斯式的追兇行動。

  當時,關于冰蓋消融的大部分模型或多或少地假定:溫暖的氣團停留在冰蓋上方,接著冰從頂部開始融化。但當雅各布港冰川突然消退時,天氣并沒有特別暖和。這意味著還有其他因素。

  由David和Denise Holland帶領的海洋學家團隊有一個預感:也許是冰舌所在的海水發生了什么變化。如果融化的原因不是上方溫暖的東西,那可能和下方有關,就像一杯水中的冰塊。

  問題在于格陵蘭島的海岸線崎嶇偏遠、冰雪覆蓋,長達4.3萬公里,而且只有少數幾個地方可以進行持續測量。相比之下,加州海岸線的長度只有它的八分之一,卻有幾百個浮標在不斷傳輸信息。

  幸運的是,丹麥漁業部門多年來一直在雅各布港冰川周圍的峽灣中航行,檢測水溫和其他數據,以了解什么樣的環境利于魚類生長。

  Holland的研究團隊將這些數據結合在一起,發現當雅各布港冰舌開始消退時,峽灣的海水也在變暖。

  所以罪魁禍首不僅僅是直射冰面的炙熱陽光,當然這也是重要因素。源源不斷的、穩定的溫暖海水突然抵達雅各布港冰川,這才是癥結所在。

  但這些海水來自何處?未來它們會做什么?問題堆積如山,一批又一批的科學家涌向格陵蘭島尋找答案。

  回歸謎團

  雅各布港冰川的秘密被發現后,科學家清楚地意識到,海水的微小變化(溫度、鹽度和流動狀態)會影響所有與之接觸的冰。

來自水下的威脅:岌岌可危的格陵蘭島

  “海洋融化格陵蘭島”項目的研究人員乘坐一架改裝過的DC-3型飛機,飛過格陵蘭島海岸上空。今年春天,科學家在冰蓋上方1.2萬米的高空,繪制出了冰川的形狀。夏季時,他們降低了高度,正好掠過海岸,把探測器投入冰川附近的水中。

  供圖:NASA

  從長遠來看,這是個壞消息。自工業革命以來,人類造成的氣候變化給大氣帶來了多余的熱量,其中90%以上被海洋所吸收。隨著時間推移,越來越多溫暖的海水將會融化冰層。

  更多的冰即將被融化。格陵蘭島大約有200個冰川突出水面,因此很容易受到同樣的侵蝕。最近為《國家地理》專門制作的模型顯示,如果氣候變化持續下去,那么像雅各布港冰川、格陵蘭島東南海岸的黑爾海姆冰川這樣的大型冰川將會融化,致使海平面上升約1厘米。最近的研究還表明,到2100年,格陵蘭島融入海洋的冰(以冰山或融水的形式)將會使海平面上升5至30厘米。1000年后,如果溫室氣體排放量有增無減,那么冰層將會消失。

  沿海冰川就像卷曲在格陵蘭島內陸這個主根上的細根,大部分冰都是通過這些細根流走的。內部的冰流經這些冰川,最終匯入大海、消融,導致海平面上升。

  本世紀最初的幾十年里,科學家發明了更為復雜的方法,來測量冰的流速:用雷達和可見光光譜衛星圖像觀測亮白色的注出冰川,用兩顆強大的衛星給正在消失的冰“稱重”,建立模型,捕捉冰層發出的聲音和承受的壓力。借助這些方法,科學家更清楚地看到有多少冰層在消失,他們發現200個注出冰川里,其中很多在縮小,就像雅各布港冰川一樣。

  Willis和同事們推測,答案可能又和海洋有關。

  于是,他們設計了一個項目。他們需要知道一些情況:陸地上的冰發生了什么(于是他們飛過冰的邊緣,用雷達追蹤其活動);陸地和水中的冰之下的水深數據;冰是否沉到了深處,就像一個厚厚的酒瓶塞子堵住了峽灣,或者只是薄薄的一層?

  最后,他們還需要知道海水本身有哪些變化。海水變暖了嗎?哪些部分變暖了?為什么會變暖?為此,科學家要把一些傳感器放入水中。他們決定通過一架改裝過的飛機投送傳感器,被選中的是1942年制造的DC-3型飛機。

  2015年,他們坐著飛機,駕著船,開始科學研究,很快就得到一幅全景圖?!拔頤欠⑾終廡┫客逵?00米、400米、800米深!”Fenty驚呼道。

來自水下的威脅:岌岌可危的格陵蘭島

  “海洋融化格陵蘭島”研究團隊乘坐的是一架經過改裝的DC-3型飛機。這架飛機制造于1942年,原本在加拿大空軍服役。這一次,它從東英格蘭島的庫魯蘇克機場起飛,在附近海岸飛行一天。

  攝影:JONATHAN NACKSTRABD, AFP/GETTY IMAGES

  海岸周圍的水域呢?Fenty說,有些地方的溫度高得驚人,能達到10度甚至更高,遠高于之前的猜測:他們以為只略高于冰點。

  這為融冰創造了一個完美的環境。這里的海水往往寒冷而清新,但如果潛到幾百米深的地方,則有溫暖的鹽水層。這道洋流是墨西哥灣暖流的一部分,它來自熱帶,水中融入了赤道陽光的溫度。

  大部分時候,格陵蘭島海岸都與溫暖的海水隔離開來。島嶼邊緣有一個寬闊的大陸架,像防波堤一樣阻止海水與冰接觸。但有時,當長期天氣系統陷入一種特定模式時,海水可能會溢出。一旦突破,海水就會流入深深的峽灣,繼而長驅直入,抵達冰壁。

  深深的峽灣里滿是冰川,就像瓶子里的巨大冰塞。但這些塞子很脆弱。每一點溫暖的海水都會侵蝕它們。就在那次考察后的幾天,科學家觀察到驚人的一幕。當時,他們正從巨大的黑爾海姆冰川前低空飛過,目標是在冰川前鋒漂浮的巨大冰山群中,從一個洞把探測器放出去。他們看到水從洞中奔涌而出,“就像冒著泡的大鍋”,Willis說。

  探測器傳回的數據顯示,一堵溫暖的水墻一直延伸到2000米以下的峽灣底部,正準備融化冰川。

  自2015年以來,研究團隊每年都會向格陵蘭島附近的海域投放大約250個探測器。他們發現,很多時候,在大部分地方,溫暖的海水已經流到了島嶼周圍的冰川底部。

來自水下的威脅:岌岌可危的格陵蘭島

  格陵蘭島沿岸的很多冰川一直延伸到大海,但有些冰川已經分離。接觸到溫暖的海水后,它們會很快融化。

  供圖:NASA GODDARD

  科學家認為,一些例外也證明了這個規律。例如,在雅各布港冰川,他們看到海水冷卻幾年,冰川也相應地減緩了消退的速度。但Willis表示,這只是印證了假設,且更清楚地告訴我們,海洋是“冰川的主控制器”。這個系統完全由海水決定。

  海洋的未來

  在飛機上,探測器落下幾分鐘后,數據開始傳回Fenty的屏幕。在水面附近,海水溫度僅高于冰點。但隨著深度的增加,100米、200米、400米、500米,熟悉的信號又出現了,這意味著出現了溫暖的海水。

  “就是它,”Fenty說:“大西洋的海水又來了?!?/p>

  多年來,研究團隊一直在這里投放探測器:溫暖的冰層已經侵入格陵蘭島沿岸的大部分地方。但島上的風和洋流也受到天氣循環的影響。這個循環正處于這樣一個階段:大西洋暖流在流向格陵蘭島,而非歐洲。當情況發生翻轉后,格陵蘭島周圍的洋流會變冷,雅各布港冰川的融化速度減慢。

  與其他很多大氣、海洋模式一樣,這個循環變化還沒有和氣候變化直接聯系起來。但有一些跡象表明,溫暖的海水接觸冰層邊緣的現象越來越普遍。

  斯克里普斯海洋研究所的海洋學家Fiamma Straneo說:“我認為,在不斷變暖的星球上,一定會出現冰川消退和冰蓋改變。格陵蘭島在向我們傳遞氣候信號,在告訴我們:北極上空更溫暖的大氣和更溫暖的海洋究竟帶來了什么?!?/p>

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