南极的罗斯冰架堪称世界上最大的浮冰,厚度达几百米,面积和法国相当。
冰架下面的北海,可以说是人类在地球环境系统中了解最少的部分。
最近,来自新西兰的跨学科罗斯冰架项目团队,在数百米的冰层中打了一个洞,以求探索这片海域和冰架在面对气候变化时所体现的脆弱性。
研究发现,这层海水的温度正在变暖,显示出一股我们不希望看到的“活力”。
隐藏的传送带
如我们所知,所有主要冰架都出现在南极沿岸地区。这些巨大的冰块阻挡了内陆冰盖,如果它们融入到海洋中,就会使海平面升高,从而改变我们世界的面貌。
冰架可以说是一块巨大的冰盖,当冰川从陆地流出进入海岸地带,并融合在一起时,就形成了这样的冰盖。
有时候,冰架断裂,形成新的冰山。有时冰架则从底部开始融化。这两种方式都会使冰架失去部分冰体。我们可以从卫星图像上看到巨大的冰山,这往往就是由此而来的。
由于罗斯冰架下流动的海水是冰冷的(零下1.9摄氏度),所以它被称为“冷洞”。
如果这里变暖,未来的冰架和上游的冰可能就会发生巨大的变化。然而,在目前的气候变化模型中,这种隐秘的结构并没有被考虑在内。
20世纪70年代后期,国际研究团队曾对这片海域做过一次测量。他们在五年的时间里,尝试使用了不同的测量方法。
在这些经验基础上,现在的研究人员采用更新、更清洁的技术,在一个季节内就能够完成科研任务。
目前的已知是,温度和盐分都较高的海水通过“冷洞”进入海床并流通循环。它最终会抵达岸边,只不过这是位于海下800米深度所谓的“沿岸”。
就是在这里,冰架开始融化,然后流回到开放水域。
冰洞中的窥视
来自新西兰的科研团队包括热水钻井人员、冰川学家、生物学家、地震学家、海洋学家等。他们在2017年11月到今年1月期间远征南极,在履带式机车和双引擎小飞机的帮助下,同南极当地的恶劣天气斗智斗勇。
同所有的极地海洋学一样,进入海洋往往是最困难的工作。研究人员面临着一个复杂的任务,即在几百米厚的冰层上,开凿出直径为25厘米的钻孔。
不过,一旦仪器从钻孔深入到超过300米地方,这就变成了简单的海洋学工作。
在这样的条件下,科研人员不会晕船,生物污垢也很少会侵扰测量结果。然而,大量的冰可能会冻结仪器,甚至把钻孔冻结。
流动的世界
冰架中间的营地算是临时的科学基地,不过一切都在移动变化。
海洋在缓慢循环流动,大概每隔几年就会完成一次更新。冰层也在移动,在科学家营地附近以每天1.6米的速度前进着。
整块冰架在自重的作用下,无情地伸向海洋边缘,有时会发生断裂形成巨大的冰山。
浮冰也随着每天的潮水上下浮动。
冰架上的一切都在垂直活动,因为当冰层伸展开始,整体就会变薄。
但是,当新的积雪到来,或者海水从底部冻结时,冰架就会变厚;而大风吹走表面积雪,或相对温暖的海水使冰架底部慢慢融化时,它就会变薄。
当我们把这些活动全部进行分析,可以说整个冰架上的每个粒子都在运动。实际上,最新的营地距离罗伯特·法尔康·斯科特及其两名队员在一个多世纪前从南极点返回时被埋葬的地方并不远,大约相距160公里。他们的遗体如今正慢慢地穿过冰层,延伸到下层的“海岸”。
冰雪世界的未来
如果冰下的海洋变暖,对于罗斯冰架来说,这意味着什么呢?它所阻挡的巨大冰盖,以及未来的海平面都将如何变化?
研究人员通过详细的温度和盐度数据,分析了海洋“冰洞”内的水流情况。他们使用这些数据来测试和改进计算机模拟,评估冰层底部究竟是在融化还是慢慢冻结增长。
新数据表明,相比20世纪70年代的测量结果,这里的海洋已经变暖,特别是在较深的海域。
除此之外,海水的咸度或者说盐分降低了。这两种变化都和人们对南极周围开放海洋的了解相一致。
实际上,冰的底面比人们想象的要复杂得多。它被冰晶所覆盖,这也是在冰架附近的海冰中可以看到的东西。不过在又小又厚实的阿梅里冰架上并没有看到大量的水晶层覆盖。
相反,冰架底部保持着清晰的沉积物痕迹。这很可能是几个世纪前冰川从海岸瓦解,融入冰层所带来的。所以冰晶想必只是暂时的附着物。
温暖的“盐水”排入空洞,冰冷的表层海水流出,冰晶体会影响热量传递到冰层,海水在冰体末端混合….. 这些内容在目前的气候系统模型中都没有被融入进来。
研究人员尚不清楚这片隐藏的水域是否在世界整体海洋的循环运作中发挥了重要的作用,但它们肯定影响了上层的冰架。
而冰架的寿命以及它们对南极大规模冰盖的支撑仍是科学家所关心的最重要问题。