探尋南極冰蓋融化“源代碼”

　　日前有新聞爆出，英國南極調(diào)查局一個科研聯(lián)合團隊使用機載冰雷達觀測了南極點附近約5000平方公里區(qū)域，發(fā)現(xiàn)南極點冰蓋底部冰層正在融化，并推測融化現(xiàn)象可能是由于異常地熱引發(fā)。相關研究發(fā)表在科學警告網(wǎng)站上。

　　不僅如此，這些在冰蓋底下被融出來的水，好比在南極冰蓋下部涂的一層厚厚“潤滑油”，會沿著冰蓋底下的河流和湖泊流向南極洲的海岸線，進而影響到冰蓋移動方向，極有可能進一步影響到冰蓋的穩(wěn)定性。那么，到底什么才是導致南極冰蓋融化的“源代碼”？科技日報記者就此采訪了相關人士。

　　異常地熱來源仍是待解謎題

　　冰蓋是指覆蓋著廣大地區(qū)的極厚冰層的陸地面積。南極大陸超過99%的面積覆蓋著平均厚度大于2160米的冰蓋，貯藏了地球表面72％的珍貴淡水資源。中國氣象科學研究院博士張通告訴科技日報記者，因為南極氣候寒冷，冰蓋表面融化的冰雪比較小，影響冰蓋變化的主要原因是底部融化。

　　不過最新研究發(fā)現(xiàn)的導致南極冰蓋底部融化的異常地熱來源，仍是待解的謎題。

　　英國南極調(diào)查局推測這個現(xiàn)象背后有兩個成因。調(diào)查局地理學家湯姆·喬丹認為，原因之一是冰蓋下的花崗巖含有鈾和鉀等放射性元素，這些放射性元素釋放出來的熱能加熱了冰蓋。但如果只有放射性元素發(fā)熱，熱度應該不足以讓冰蓋逐年下沉。所以喬丹推測背后還有另一個成因——冰蓋下方的巖床有斷層，這些被放射性元素融化、加熱過的水，很可能就像巖床中的溫泉水一樣，在冰蓋下方不斷循環(huán)、加熱，形成一個穩(wěn)定發(fā)熱的熱源。不過這些都是針對已發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象提出的假說，真正的融化原因還需要更深入的研究和鉆探實測檢驗。更重要的是要擴大探測覆蓋范圍，才能真正探尋出南極冰蓋融化的“源代碼”。

　　藏在冰蓋底部的秘密有待揭開

　　這次在對南極點附近約5000平方公里區(qū)域的觀測中，使用了一種有別于遙感的探測手段——冰雷達。冰雷達或稱無線電回波探測，是冰川學家調(diào)查南極冰蓋冰下特征的主要方法。在過去幾十年里，冰雷達被廣泛用于測量冰蓋厚度、內(nèi)部構造和冰下地貌，這些參數(shù)是計算冰蓋體積和物質平衡、重建過去冰雪積累和消融率以及冰蓋動力和沉積過程的基礎。但中國極地研究中心副主任孫波說，由于缺乏觀測數(shù)據(jù)，人類至今對冰蓋底部環(huán)境和冰—巖作用認知非常有限。

　　全球科學家對南極冰蓋研究了這么多年，至今對冰蓋變化現(xiàn)象的理解還是冰山一角?！耙延械谋w變化科學理論無法解釋冰蓋如此快速變化的現(xiàn)象，科學家們感到非常困惑。”孫波說，正因如此，越來越多的科學家猜測，引發(fā)冰蓋不穩(wěn)定的“隱形之手”應該隱藏在冰蓋的底部，一旦對冰蓋底部環(huán)境和過程的探測取得突破，南極冰蓋科學將有突飛猛進的發(fā)現(xiàn)。

　　但由于衛(wèi)星遙感技術只能觀測到冰蓋表面信息，不能獲取冰蓋內(nèi)部和底部的變化特征和關鍵過程，人類迄今無法準確理解和把握導致解冰蓋融化的關鍵過程和機理，也無法準確預測出冰蓋未來的變化。

　　然而，體量巨大的南極冰蓋任何微小的變化都會對全球海平面、水循環(huán)、大氣和海洋環(huán)流等造成明顯影響，進而引發(fā)一系列社會和環(huán)境問題。

　　冰蓋融化引發(fā)全球海平面加速上升，不僅對自然環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生深刻影響，更對全球沿海地區(qū)的社會經(jīng)濟造成危害。一直以來，冰蓋融化與海平面上升問題，不僅是全世界科學家的研究熱點，更是人類共同面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。從演化歷史來看，南極冰蓋曾多次發(fā)生數(shù)十年時間尺度內(nèi)，冰量變化引發(fā)海平面快速上升數(shù)米的事件。

　　但由于對冰蓋融化理解的欠缺，使得全球海平面未來變化的精準預估問題，30年來一直困擾著科學家。

　　南極冰蓋是在變薄還是在增厚

　　如果南極冰蓋全部融化可造成全球海平面上升58.3米。但是在之前的報道中，說南極冰蓋融化的有之，說增厚的也有之，到底南極冰蓋是在變薄還是在增厚？

　　張通告訴記者，南極冰蓋增厚或者減薄由物質的增加和損失的量來決定，這在學術上叫“物質平衡”。物質的增加來源主要是降水（雪），物質的損失有兩類，一類是冰蓋的融化，包括表面的融化和底部的融化，另一種是冰川流入海洋并最終消融。

　　過去30年里，隨著衛(wèi)星遙感技術和冰蓋遙感觀測研究的深入發(fā)展，科學家對南極冰蓋正在發(fā)生的變化已經(jīng)有了基本了解。衛(wèi)星遙感最新研究表明，西南極冰蓋作為典型的海洋性冰蓋，物質流失呈現(xiàn)加速現(xiàn)象，冰川消退已是不爭的事實。而東南極冰蓋似乎陷入了“冬眠期”?！艾F(xiàn)在整個東南極，物質大致處于一個平衡或者稍微有些增加的狀態(tài)，即通過降水（雪）獲得的量要大于融化和流入到海洋里面的量?！睆埻ㄖ赋?，“判斷南極冰蓋增厚還是減薄，要看具體的地理位置?！?/p>

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　　南極冰架減退誰是幕后黑手

　　在重力作用下，冰從南極內(nèi)陸高原向海岸緩緩流動，其伸向海面的部分被稱為冰架，冰架斷裂則成為冰山，冰山最終在大海中消融。

　　在張通看來，因為和海洋接觸，冰架底部的融化要顯著得多，有些地方能達到幾十米每年。大部分區(qū)域在幾米每年到十幾米每年這個量級。

　　前幾年，北京師范大學全球變化與地球系統(tǒng)科學研究院院長程曉和團隊在收集了2005—2011年南極洲外圍地區(qū)逾萬幅雷達衛(wèi)星的影像資料后，對這些海量的原始資料進行精細化分析解讀，精確測量了環(huán)繞整個南極面積大于10平方公里所有的冰架空間尺度在1平方公里以上的崩解事件。

　　“研究發(fā)現(xiàn)，南極大陸周圍一些大冰架緩慢增長的同時，許多尺度較小的冰架崩解加劇，正快速萎縮，這些頻繁發(fā)生崩解的冰架同時也在變薄。”程曉在接受記者采訪時表示，此前的研究表明，氣候變化下，更暖的深層水流入到南極冰架的底部空腔內(nèi)，加劇了冰架底部消融導致冰架變薄。但他也指出，雖然業(yè)界已認識到冰架減退是南極冰物質損耗的主要途徑之一，但南極冰架崩解與底部融化對冰架減退的貢獻率以及相互聯(lián)系仍是一個未解之謎。