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南極東部冰蓋比估計脆弱不穩 如溫升持續 2100 年融冰淹上海、紐約

2017/4/20 — 10:08

南極東部冰蓋位處橫貫南極山脈 (Transantarctic Mountains) 以東,氣溫只有 -95℃ 加上地勢孤立,學者一直認為南極東部冰蓋較南極西部的穩定,且在未來不會容易受暖化影響。然而過去幾年的研究顯示,這些假設都是錯誤。

2015 年澳洲破冰船南極光號抵達托滕冰棚 (Totten Ice Shelf) ,得到首個直接觀察後,確認了冰川學家的恐懼:和暖海水會滲入冰蓋較內陸的地方 [1] ,從底下將冰川融化。情況跟西部非常類似

南極光號
Credit: Wendy Pyper / AAD

南極光號
Credit: Wendy Pyper / AAD

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透過高空監察裝置,學者發現當地大部份冰川都處於水平線以下,比想象中更受暖水侵蝕,另外澳洲冰川學家 Tas van Ommen 的團隊發現[2] ,托滕冰棚如南極西部冰棚一樣,冰量會有增減,顯示當地冰川未來將有機會消退。

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雖然現時托滕冰棚融冰量並非太多,但仍屬於可檢測到的水平;如果水底下的冰全部消失,全球水位將上升 20 米。現時學界正搜集更多數據,以更準確地預測未來情況。學者最擔心的是,未來幾個世紀當地冰蓋將會到達臨界點,屆時的融冰將來得更快更急。

美國冰川學家 Eric Rignot 是首批警告南極東部融冰會變差的學者。他的團隊在 2013 年利用衛星圖片、高空監察以及氣候模型等資料,詳細列出南極冰狀況 [3] 。團隊發現,東部六個冰棚包括托滕冰棚底冰融化速度與西部相約。

南極東部冰蓋比想象中脆弱
Credit: Andreas Kambanis / Flickr

南極東部冰蓋比想象中脆弱
Credit: Andreas Kambanis / Flickr

更令人意外的是, 1996—2013 年托滕冰川表面已消減 12  米,其基底冰也向內陸消退近 3 公里 [4] 。這亦非個別研究得出的結論,另一英國研究也從 1974—2012 年衛星圖象分析,發現南極東部沿海冰量並無太大出入,但包括托滕冰川的威爾克斯地 (Wilkes Land) 卻在 2010—2012 年間有四分之三經已消退。情況極為嚴重。

van Ommen 的團隊在十年前開始已每年夏天都到南極東部檢查冰蓋。今年一月的初步數據顯示,該地表面平坦的冰蓋有 1,100 公里長的峽谷,而托滕冰棚的地下水道更由海岸深入內陸 125 公里,最深處達水平線下 2.7 公里 [5]

而 2015 年,南極光號在冰棚冰舌位置探測到的水溫為 0.3℃ ,比海水結冰所需的 -2℃ 為高,而當時的研究團隊指暖水並非季節性地出現,如果這些暖水沿著地下水道流入更內陸冰蓋,水溫會高至1.2℃ ,嚴重影響冰蓋結構。

此外,冰蓋下有儲水湖泊。暖水加劇侵蝕內部冰蓋,將會加重湖泊儲水負擔,排洪時會增加冰流以及冰山冰裂情況。十年前威爾克斯地下的曲克湖 (Lake Cook) 突然排出 52 億立方米洪水,是至今最大型南極排洪事件 。

數據不足 難以造出準確預測模型

正當南極東部融冰愈受重視,學者反而更擔心未來如何預測融冰幅度。因為現時電腦模型因為數據不足,而過份簡單無法準確南極冰面對氣候變化的反應。

美國兩位氣候學者 Robert DeConto 以及 David Pollard 加入了上述的地下水道數據於他們的模型,模擬未來數個世紀南極東部冰狀況。

他們發現 [6] ,如果本世紀末全球溫升不多於 1.6℃ ,當地冰蓋 500 年內都不會有太大變動。不過 2100 年前升溫 2.5℃ 或以上,南極融冰將會在 2500 年使全球海平面上升 5 米,其中一半融冰將來自南極東;再加上格陵蘭融冰,全球海平面將上升 7 米,足以淹沒上海、紐約及溫哥華等沿海大城市。

DeConto 指,現時模型仍因數據便乏而有不足之處。未來需有更多南極東部岩床勘測以及海水溫度數據,才能更了解哪些冰川較為危險。

來源:
Nature, Antarctica’s sleeping ice giant could wake soon, 13 April 2017

報告:

  1. Rintoul, S.R., Silvano, A. & et al. (2016). Ocean heat drives rapid basal melt of the Totten Ice Shelf. Sci Adv 2016 Dec 16;2(12):e1601610. doi: 10.1126/sciadv.1601610
  2. Aitken, A.R., Roberts, J.L., van Ommen, T.D. & et al. (2016). Repeated large-scale retreat and advance of Totten Glacier indicated by inland bed erosion. Nature 2016 May 19;533(7603):385-9. doi: 10.1038/nature17447
  3. Rignot, E., Jacobs, S., Mouginot, J. & Scheuchl, B. (2013). Ice-shelf melting around Antarctica. Science 2013 Jul 19;341(6143):266-70. doi: 10.1126/science.1235798
  4. Li, X., Rignot, E. & et al. (2015). Grounding line retreat of Totten Glacier, East Antarctica, 1996 to 2013. Geophysical Research Letters first published 9 October 2015. Doi: 10.1002/2015GL065701
  5. Greenbaum, J.S., Blankenship, D.D., Young, D.A. & et al. (2015). Ocean access to a cavity beneath Totten Glacier in East Antarctica. Nature Geoscience 8, 294–298 (2015). doi:10.1038/ngeo2388
  6. DeConto, R.M. & Pollard, D. (2016). Contribution of Antarctica to past and future sea-level rise. Nature 2016 Mar 31;531(7596):591-7. doi: 10.1038/nature17145

文/Alan Chiu 、審核/Edward Ho

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