冰上危機
2017-08-16 07:24:02道格拉斯·福克斯
華夏地理 2017年7期
道格拉斯·福克斯
南極半島西岸外，令人驚嘆的落日將勒美爾海峽染紅。隨著周圍海水和空氣變暖，岸邊的冰正分崩離析。
從空中俯瞰，派恩艾蘭冰架如同慢速播放的火車事故。褶皺的表面?zhèn)劾劾?，分布著?shù)以千計的巨型裂縫。冰架邊緣被近半公里寬的峽谷重重切割。在2015年和2016年，一塊580平方公里大的冰塊從冰架前端斷裂，順阿蒙森海漂離。
南極半島西部的暖化比全球其他地區(qū)快了數(shù)倍。674座冰川中有90%正在后退，削落的冰山飄向海洋，如圖中所示的安沃爾德灣冰山。
2號裂縫?2016年11 月，美國航空航天局的飛行器拍攝這張近距離照片時，左側(cè)陸地衛(wèi)星圖片所顯示冰川上游的裂縫仍在延伸。2號裂縫寬度約100米，形成的冰崖高聳于水面25米之上。
過去幾十年間，這里的海水溫度上升了超過0.5℃，而冰川融化和分崩的速度則加劇了四倍。這片冰架是派恩艾蘭冰川漂浮在海面的前端，而派恩艾蘭冰川是伸入阿蒙森海的數(shù)座巨型冰川之一。幾座冰川共同耗損西南極冰蓋，這片更為廣袤的冰蓋厚達3000米，覆蓋面積超過兩個法國。冰蓋覆于一系列島嶼之上，但主體部分坐落在一座盆地的底面上，而這座盆地深處海平面以下逾1500米處，讓它更難抵御變暖的海水。學(xué)者們越來越相信，受到威脅的冰川很可能開始蠢動，裂成碎塊，順海漂離，如果發(fā)生這些，將使海平面上升3.3米，淹沒世界各地的海岸。
冰蓋僅靠其邊緣上的冰架阻擋，而那些嵌在盆地邊緣孤立山脈和石脊上的漂浮冰壩已經(jīng)開始瓦解。西南極洲阿蒙森海周邊的太平洋海岸各處，冰架正變得更加脆弱，碎冰加速流入海中，導(dǎo)致冰川的后退。主體厚度約400米的派恩艾蘭冰架退化程度尤為嚴重：從1994 年到2012年間全境平均減薄45米。但更令人擔(dān)心的是與其比鄰的思韋茨冰川，假如崩毀將可能動搖西南極洲冰蓋的大部分區(qū)域。
“它們是地球上退化速度最快的冰川，”美國國家航空航天局噴氣推進實驗室的冰川專家埃里克·里格諾特說。該實驗室位于加利福尼亞洲帕薩迪納市。里格諾特利用飛行器和衛(wèi)星雷達從事該地區(qū)研究已超過20年，他認為西南極洲冰蓋的瓦解是早晚的事，但它在500年后發(fā)生還是100年內(nèi)發(fā)生，以及人類會不會有時間做準(zhǔn)備，才是問題的關(guān)鍵。
“我們必須確保預(yù)測的準(zhǔn)確性，”他說，“同時也得注意不能在這上面消耗太多時間?！?/p>
要獲得精確的預(yù)測，只能到冰面上量取數(shù)據(jù)。2012年12月，一架紅白相間的“雙水獺”飛機低空掠過派恩艾蘭冰架。飛行員讓飛機的橇板穿雪滑行，然后升空，再飛一圈回來查看，確認沒有裂縫。飛機降落后，先派一人登陸。偵察員靠一套繩具系在機身上，使用兩米半的長桿勘察積雪。
融化速度“實在瘋狂”，研究員阿德里安·詹金斯說，“我們完全沒有想到冰川可以融化得那么快?！?/blockquote>
最終他獲得滿意結(jié)果：不存在可能吞沒登陸團隊的積雪掩埋的裂縫。其他學(xué)者走下飛機。阿拉斯加大學(xué)冰川學(xué)家馬丁·特魯弗帶領(lǐng)的團隊開始著手搭建營地。他們計劃在冰架上逗留兩個月——其實就算在這里過一夜也是前無古人。這里的冰面長期以來因過于危險而無人光臨，但特魯弗的團隊打算在冰架上鉆孔將其穿透，這樣就可以測量導(dǎo)致冰架溶解的海水熱量。
科學(xué)家們夜晚躺在帳篷中，身處海岸環(huán)繞的6500平方公里無人定居區(qū)，可以聽到從冰中傳來的砰然巨響。每天早上他們都能發(fā)現(xiàn)新的裂縫，3厘米寬，似乎深不見底，縱切冰面。在駐地研究的五周時間里，他們腳下的冰層厚度減少了兩米。
學(xué)者們花了很長時間才意識到西南極洲的冰可以化得多快。部分原因是大多數(shù)處于危險中的冰川都在重重包圍之下。在派恩艾蘭冰架（冰川的漂浮部分）的前端，海面自身也會在每年冬天結(jié)冰。夏季，這些碎裂的海冰與從冰架上脫離的冰山結(jié)合，形成移動的圍欄，曾長期將船只攔截在距離冰架至少160公里以外。
1994年3月，美國破冰船納撒尼爾·B.帕爾梅號成為很可能是有史以來第二艘抵達冰架的船只。在數(shù)天時間里，勁風(fēng)將浮冰吹散，形成一條狹窄的臨時通道，讓帕爾梅號可以穿行其間。由于缺乏準(zhǔn)確的海圖，駕駛室里的船員緊張地盯著聲波探測器，上面顯示出峽谷縱橫、山脊陡峭的混亂海底，其中一道山脊在距龍骨不到6米處突起。
帕爾梅號意圖在入侵的海冰迫使它向北撤離之前，在冰架前端逗留12小時。這讓船員有時間將科學(xué)儀器降入水道。他們的發(fā)現(xiàn)令人不安。在靠近表面處，有股水流從冰架下方涌出，其鹽度比周圍海水稍低，原因是它被冰雪融水沖淡。（冰水是淡的，因為它來自南極降雪。）并且，在600米到900米深處，有更暖的海水流入貫穿冰層正下方的峽谷。
來自紐約拉蒙特-多爾蒂地球觀測所的海洋學(xué)家斯坦·雅各布斯很快心中了然。暖流來自北邊300多公里外的南太平洋，鹽度高比重大，沉在海底峽谷中潛流，而峽谷向冰川的方向傾斜。冰川在冰河期的數(shù)千年間塑造了這座峽谷，當(dāng)時包括這座冰川在內(nèi)的西南極洲眾多冰川與今日的位置相距數(shù)百公里。
現(xiàn)在，正是那條峽谷運送著派恩艾蘭冰架下方的溫暖海流。內(nèi)陸方向幾十公里某處，暖水找到了“接地線”：冰川從海底抬升、成為懸浮冰架的過渡點。暖水沖撞冰墻，將其溶蝕，形成源源不絕的融水海流。由于這股水流較冷較淡，比重較低，因此升到溫暖的涌入海流之上，緊貼冰架底部流回海中。
通過測量淡水體積，學(xué)者們可以估測冰川損失的程度。融化速度“實在瘋狂”，位于劍橋的英國南極調(diào)研所的冰川學(xué)家阿德里安·詹金斯說。根據(jù)他的計算，冰架底部流失的冰塊體積多達每年53立方千米。在接地線附近，冰層每年消逝的厚度可能達到90米。
“我們完全沒有想到冰川可以融化得那么快?！闭步鹚拐f。
在隨后的13年里，他和雅各布斯三次試圖重返派恩艾蘭冰架，每次都被海冰阻擋。當(dāng)他們最終得以在2009年1月乘帕爾梅號故地重游時，發(fā)現(xiàn)融冰速度加快了約50%。這次他們帶來了新裝備：一架黃色機器人潛艇“自潛艇3號”，形似魚雷，長度與送貨車相當(dāng)，可以在冰架下脫離大船自主航行，每次時長可達30小時。
在最初的三次下潛中，自潛艇3號發(fā)現(xiàn)冰架厚度已經(jīng)減薄到可以從海底巖脊抬離的程度。該巖脊橫跨冰架，曾為其提供支撐和穩(wěn)固。這就打開一條縫隙，讓暖水可以涌入，更快地從底層溶蝕冰架。第四次下潛，“小黃人”幾乎送了命。隊員們用絞盤將它撈出海面時，發(fā)現(xiàn)它的鼻錐體被撞碎，導(dǎo)致部分精密內(nèi)部裝置受損。
技術(shù)員根據(jù)潛艇的航行數(shù)據(jù)重現(xiàn)了事故的過程?；厮?0公里，在冰架下方，迷途的潛艇誤入底面裂口。為了探尋前行的路徑，它撞擊、刮擦裂口壁面，最終上行150米，進入冰架腹內(nèi)迷宮。最后它終于跌出冰外，逃入開放水域。
與此同時，自潛艇的聲波定位數(shù)據(jù)揭示了它探索到的驚人冰貌。冰架底部溝道縱橫，最高向上深入185米。這些倒置冰谷的壁面被雕琢成臺地、壁架和尖利的頂角，而在每一個冰谷的頂壁都有一條開口的裂縫，更深地刺入冰層。
“到底怎么回事？”詹金斯回憶自己首次看到聲納圖的反應(yīng)。
他和雅各布斯后來意識到，那些倒懸的冰谷與陸地上的巖石峽谷一樣，是被流水雕蝕而成。顯然，從接地線冒出的冰融水仍帶有暖度，可以融化更多的冰。水流沿冰架底部流動數(shù)十公里，歸向海洋，一路上繼續(xù)融化大量冰體。
今天，西南極洲的大片地區(qū)如大出血一般流失著冰體。南極半島的暖化尤為劇烈。作為向著南美洲南端綿延1000多公里的覆冰山脊，半島暴露在盤旋于南極洲的永無止息的強風(fēng)和洋流之下，飽受從北方下來的溫暖海水和空氣的侵襲。半島西部的年均溫自1950年以來上升了近2.5℃——比全球其他地區(qū)快了好幾倍，而冬季氣溫升幅更是令人驚駭，達5℃，一年中海水結(jié)冰的時間從七個月縮短到僅四個月。
1988年以來，半島東部的四座冰架分解成冰山群。（另一座名為“拉森C”的冰架上迅速擴張的巨大裂縫預(yù)示它也會步之后塵。）溫暖空氣在冰架表面形成融水池，觸發(fā)了冰架的崩塌：池水流入裂縫使其擴大，從而延伸到更深的冰層。冰架消失后，曾依靠它們穩(wěn)定位置的冰山蜂擁入海，移動速度比原先加快兩倍、五倍、甚而九倍。它們的體積相對較小，融化后不會將海平面提升很多，但其行為預(yù)示著阿蒙森海中更大的冰山也可能加速移動，增強了人們對這種隱患的擔(dān)憂。
阿蒙森海比南極半島所處的位置更靠南，那里的空氣沒有后者那么暖。對其上冰山的最大威脅是詹金斯和雅各布斯所發(fā)現(xiàn)的機制：深邃的海底峽谷導(dǎo)引從北方而來的暖水，在冰架下方流動;深入冰架底層的倒置冰谷將熱量聚集到冰架底面。
冰山優(yōu)美的曲線是其被一座冰川拋入勒美爾海峽后經(jīng)歷快速消融的見證。南極半島的冬天氣溫比1950年上升了5℃。
去年，美國國家冰雪數(shù)據(jù)中心（位于科羅拉多州博爾德市）冰川學(xué)家特德·斯坎波斯以及斯克里普斯海洋研究所（位于圣地亞哥）的海倫·弗里克帶領(lǐng)下對眾多南極冰架進行的衛(wèi)星勘察顯示，這類融冰谷十分普遍。它們常常呈發(fā)散狀分布，將暖水導(dǎo)引到冰架邊緣。那里的冰層十分關(guān)鍵：它對穩(wěn)固的海岸造成摩擦，減緩冰架以及其后冰川的漂移。但同時，冰架邊緣的冰也比其他地方更薄。這“是應(yīng)當(dāng)留心之處”，斯坎波斯在2016年初說道。
科學(xué)研究顯示，流入阿蒙森海的幾座主要冰川的瓦解現(xiàn)已不可阻擋。
位于俄亥俄州哥倫布市的伯德極地與氣候研究中心的伊恩·豪厄特是另一位密切關(guān)注派恩艾蘭的冰川學(xué)家。去年11月，他報告發(fā)現(xiàn)兩條看起來不樂觀的新裂縫，這兩條裂縫橫跨冰架，恐將其剪切至有史以來的最短長度。豪厄特回顧每月衛(wèi)星圖片時，意識到裂縫由三年前一次未被察覺的事件引發(fā)：將冰架固定在北岸的分支冰帶忽然崩解，顯示它可能被底部發(fā)生的溶解破壞。它的暴裂“發(fā)生在幾天之內(nèi)”，豪厄特說，“像拉鏈般拉開冰川的一側(cè)?！?/p>
難以預(yù)測整個冰架何時瓦解。在其下流動的來自海中的“熱水”僅為零上2?3℃，但每年有近1.3萬立方千米的水量涌入，意味著冰架接收的熱量超過了一百座核電站日夜不停運轉(zhuǎn)輸出的能量。
2012年12月，當(dāng)特魯弗的團隊在冰架上宿營時，可以感到它已經(jīng)變得脆弱。冰融水從底部深切冰架，失去支撐的冰體下沉，造成整個冰架的翹曲。裂口在冰體表面和底面沿壓力線爆發(fā)。學(xué)者們聽到的砰然巨響以及每天出現(xiàn)的新裂縫是冰架變薄、從底部分裂而逐步崩解的見證。
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