松岛冰川是南极西部冰原冰流速度最快的出口之一,排水面积相当于英国面积的四分之三。近几十年来,该冰川一直在迅速退缩并失去冰,对全球海平面上升的贡献超过任何其他南极冰川。
冰川退缩的速度和失去冰的速度让人们担心该地区的稳定程度。模型结果显示,南极洲西部的这一地区未来可能会崩塌。如果是这样,那么它可能会使全球平均海平面上升几米。
过去曾有过全球海平面快速上升的时期(每年上升1 - 2厘米)。这可能是因为冰川正在加速失去质量。造成这种现象的一个关键机制被称为“海洋冰盖不稳定”。
当冰川,如南极洲西部的冰川,由于气候的变化而经历了一次小的退缩,即使这种变化被逆转,它们也会继续退缩。从本质上讲,冰川被推到一个临界点以上,在那里它经历了快速的质量损失,直到达到一个新的状态。
这种退缩是不可逆转的,因为冰川恢复其原始位置所需的气候变化比最初导致它退缩的气候变化要大得多。这种不稳定机制在理论上被很好地理解,模型显示它将来可能发生在南极洲西部。但到目前为止,还没有证据表明这种情况在过去发生过。
在一项新的研究中,我们发现,从20世纪40年代开始,松岛冰川经历了不可逆转的大规模损失和退缩。我们的模型表明,浮动冰架下融化的暂时增加足以使冰川超过一个临界点。
到20世纪90年代,这一加速撤退阶段已经结束。但是,在我们使用相同模型的另一项研究中,我们发现,除非全球变暖保持在安全范围内,否则冰川将跨越未来的临界点。
在20世纪40年代之前,松岛冰川比现在延伸得更远。它的接地线——冰川冰开始在海洋中漂浮而不是与地面接触的点——位于海床上一个浅脊的下游40公里处。这个山脊为冰川提供了一个稳定的位置,使它保持在那里,可能至少有5000到10000年。
最近的观测表明,浮冰架下的海洋状况每年都在变化。每隔一段时间,温暖的海水就会接触到浮冰的底部,导致大量冰层从下面融化。在20世纪40年代,南极洲西部的气候异常可能引发了海洋条件的暂时变化,这与一个巨大的厄尔尼诺Ni?o事件有关。
我们发现,由于冰架下面海洋条件的变化,融化的增加会导致其上游的接地冰变薄。这导致地面冰川和海底之间的缝隙打开,让温暖的海水流过山脊。从现今冰架下的沉积物中找到的证据支持了这些结果。
一旦温暖的海水在新暴露的冰层下循环,它就会以更快的速度进一步融化和变薄。我们的模型显示,在接下来的二三十年里,这引发了快速的退缩和加速的冰流,最终导致冰架在20世纪70年代末至80年代初从海脊上分离出来。在我们的模型中显示的退缩模式和时间尺度与对冰川变化的观测一致。
在冰架与海脊分离后,冰流减缓,并逐渐消退。直到20世纪90年代初,当接地线到达基岩的一段浅层时,这种退缩才停止。
我们的分析表明,20世纪40年代至70年代之间的快速撤退阶段是不可逆转的。如果在此期间海洋环境变冷,冰架下面的融化程度降低,那么这将无法阻止正在进行的质量损失。
这些结果告诉我们,如果冰川浮冰架底部的融化速度显著增加,它可能会后退超过一个临界点。这意味着即使条件变冷,冰块的损失也可能是不可逆转的。
这对未来的影响是显而易见的。以前发生的事情可能会再次发生。如果我们跨越未来的冰盖临界点,简单地回到以前的气候条件可能不足以修复损害。
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