作者:Claus-Dieter Hillenbrand 来源:《自然—地球科学》 发布时间:2013-7-26 14:03:50
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南极洲东部冰盖也许很脆弱

 威尔克斯冰下盆地中的沉积物表明,该盆地曾在上新世的一段时期内处于无冰状态。图片来源:Integrated Ocean Drilling Program    
 
    地球不断打破着温度和温室气体的纪录——几个月前,多个站点测出大气中的二氧化碳浓度达到400ppm,是几百万年来的最高值。很多研究试图测量格陵兰岛和南极洲冰盖的融化量和融化速度——人们广泛认可南极洲冰盖东半部是明显相对稳定的。现在,一项对东南极洲过去融化情况的新研究显示,从长远来看,该区域“稳定的”冰盖在气候变暖的打击下,可能比想象中的更脆弱。
 
为了研究冰盖未来可能的融化情况,很多科学家开始回顾过去。目前的温度和较高的温室气体浓度让人想起从530万年前持续到260万年前的温暖的上新世。“上新世早期和中期的温度及温室气体浓度,很可能与当前直至本世纪末前人们可能面临的气候条件最接近。”英国南极考察队的沉积学家Claus-Dieter Hillenbrand如是说,他并没有参与该项研究。
 
大量研究已经检测了格陵兰岛冰盖和西南极洲冰盖(WAIS)的融化情况。由于WAIS的大部分位于海平面以下,人们在很长一段时间里都认为它是南极洲冰川中比较脆弱的部分。卫星观测也显示,WAIS正在减少,且随着海洋变暖,其融化速度在不断加快。而主要位于陆地上的东南极洲冰盖(EAIS)则被认为是更加稳定的。
 
不过,伦敦帝国理工学院的博士生Carys Cook称,上新世的数据却诉说着不同的情况。上新世的平均温度比今天高2到3摄氏度,大气二氧化碳浓度为350ppm到450ppm。一些数据还表明,当时的海平面可能比目前的高22米——即使WAIS和格陵兰岛的冰盖全部融化,也不过使海平面上升约12米。因此,EAIS的融化应该是对此有所贡献的。
 
为了更好地了解上新世时期东南极洲冰盖可能融化了多少,Cook和其同事研究了位于距东南极洲阿黛利海岸300千米处的深海核心的沉积物。该核心是综合大洋钻探计划(IODP)于2009年钻探而成,包括一长段可追溯到上新世时期530万年前到330万年前期间的沉积物。研究团队发现,从这些沉积物中可以读出在上新世整个时期气候变暖和变冷时的大陆侵蚀模式。
 
在这些沉积物中,研究团队试图寻找地球化学的“指纹”——具体来说就是地球化学中钕与锶同位素的比例,这将帮助他们确定不同层的沉积物的来源。研究人员发现,多层沉积物是被称为威尔克斯冰下盆地的东南极洲低洼区域所留下的独特印迹,现在该盆地被冰川覆盖。这些被侵蚀且最终位于深海核心的沉积物说明,该盆地应该曾经因为冰的消失而暴露出来。该研究团队将报告发表在了7月21日出版的《自然—地球科学》上。
 
Hillenbrand说,这确实说明,EAIS可能并不像一些模型所显示的那样稳定。考虑到上新世既存在无冰暖期,又存在冰川期,因此这表明今天的东南极洲要么曾大范围融化,要么完全没有融化。
 
他补充到,找出东南极洲的冰盖对升高的温度有多敏感仍是一项迫在眉睫的工作。“该记录的时间分辨率并不允许他们确定或者排除,冰盖融化发生在百年的时间里还是千年的时间里。”
 
Cook说:“以目前的数据来看,我们并不知道这样的冰盖融化多快会发生。”可能的情况是,冰在融化或增多时会反复侵蚀盆地;也有可能是盆地在长时间内完全呈暴露状态。试图回答这些问题的一个方法是用更高的分辨率对IODP再次取样,从而追踪冰盖的融化情况。
 
得到更多的钻探核心将有所帮助——东南极洲的脆弱性并不确定的原因很可能只是缺乏数据。Cook说:“我们需要更多海底沉积物,需要对其进行钻探。真正能告诉我们冰盖侵蚀过程的就是基于海底沉积物的记录。”(来源:中国科学报 苗妮)
 
 
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