本报讯 2022年,南极半岛尖端附近的赫克托里亚冰川发生了令人震惊的变化。16个月里,这个小冰川退缩了25公里,其中仅两个月就减少了惊人的8公里,创下现代冰川退缩的最快纪录。
11月3日,对于这一事件的详细分析发表于《自然-地球科学》。研究人员表示已确定了其背后令人担忧的机制:冰川地震与一大片冰层的浮起和崩裂起到了共同作用。
美国密歇根大学的Jeremy Bassis指出,如果同样的过程发生在更大的南极冰川上,可能会加快冰盖退缩,进而推高全球海平面。这项研究“告诉我们,那些最坏的情景或许并不像有些人认为的那样不可能发生”。
为弄清赫克托里亚冰川发生了什么,研究人员首先需要确定它最初的“接地线”,即冰川不再与基岩相连,转变为漂浮冰舌的分界点。他们利用冰川表面高度的卫星数据,以及表面凹陷(变薄的、下方存在裂缝的浮冰标志)图像,判定在退缩的25公里冰川中,有一半原本是与基岩相连的陆基冰川。
随后,研究团队借助更多卫星数据逆向推导,提出了一套解释陆基冰川与浮冰如何退缩的理论。事件的起点可追溯至20年前,当时赫克托里亚冰川汇入拉森-B冰架。这片冰架规模庞大,面积与美国罗德岛州相当,厚度达200米。
2002年,拉森-B冰架发生大规模崩解,失去了对赫克托里亚冰川的“阻挡”,冰川自此出现初步退缩。在之后的十多年里,海冰形成并增厚,减缓了冰川移动速度,使其在较长时间内保持稳定。
但与此同时,赫克托里亚冰川的冰层在下方平坦的基岩上不断延伸、变薄,形成了所谓的冰原。此外,海洋温度升高开始阻碍周边威德尔海形成海冰,使赫克托里亚冰川原本受保护的水域暴露在外。
2022年,风暴引发的巨浪冲击了冰川边缘,清除了海冰,赫克托里亚冰川长达12公里的浮冰也碎裂成冰山。随着浮冰支撑作用的消失,赫克托里亚冰川的冰原开始漂浮,随潮汐周期性升降,直至完全脱离基岩,碎裂成更小的冰山。
这一过程被称为“浮力驱动崩解”,此前已有观测记录——当冰川滑入更深水域时,就像鳄鱼从河岸滑入水中。论文通讯作者、奥地利因斯布鲁克大学的Naomi Ochwat表示,赫克托里亚冰川的变化比这剧烈得多。“只要冰川变薄到一定程度,整片区域就可能一次性浮起。”
冰层崩解产生的力量还造成了更多影响。部分冰山被“掀翻”,底部朝外,其动量暂时逆转,撞击到后方的冰川。撞击引发的冰川地震被地震仪器网络监测到。在冲击波的作用下,剩余的冰原也彻底脱离基岩。
这种“浮力+地震”的双重冲击,足以解释赫克托里亚冰川在两个月内退缩8公里的原因。这一速度比现代记录中的任何冰川退缩速度都快了1个数量级。此后,冰川最后几公里的陆基部分也崩解入海,剩余冰川则滑落到更高处的基岩上,进入稳定状态。
美国斯克里普斯海洋研究所的Helen Amanda Fricker评价说:“研究人员清晰还原了这个冰川系统数十年来的演变过程。”在拉森-B冰架崩解之后,该研究“揭示了更多对预测未来至关重要的过程”。
规模大得多的思韦茨冰川是否也可能发生类似的灾难性崩解?该冰川被称为“末日冰川”,因其退缩可能导致全球海平面上升超过3米。尽管思韦茨冰川海冰减少尚未显现出影响,但赫克托里亚冰川的案例表明,“一旦海冰消失,就会发生剧烈变化”。Bassis补充说。
美国达特茅斯学院的Mathieu Morlighem指出,赫克托里亚冰川所展现的过程,凸显了南极冰盖消融模型研究的一个关键空白。
美国加州大学欧文分校的Eric Rignot表示,这一现象说明科学界需要能够监测冰川是否脱离基岩的仪器。他认为,浮力驱动崩解可能是“潜伏在我们身边的威胁,展示了在更温暖的气候下,其他南极冰川可能会发生什么”。(王方)
相关论文信息:
https://doi.org/10.1038/s41561-025-01802-4
《中国科学报》 (2025-11-05 第2版 国际)