研究預(yù)測(cè)格陵蘭冰層的長(zhǎng)期海平面上升

根據(jù)一項(xiàng)新的模擬研究，如果溫室氣體排放繼續(xù)增加并以目前的速度加熱大氣，格陵蘭島的冰蓋融化可能會(huì)產(chǎn)生比以前想象的更多的海平面上升。這項(xiàng)研究使用了美國宇航局冰上行動(dòng)空降運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)，今天發(fā)表在“ 科學(xué)進(jìn)展”上。該團(tuán)隊(duì)由阿拉斯加費(fèi)爾班克斯大學(xué)地球物理研究所的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)，該團(tuán)隊(duì)表示，在接下來的200年里，冰蓋模型顯示，以目前的速度融化可能會(huì)導(dǎo)致全球海平面上升19至63英寸。這些數(shù)字比之前估計(jì)的數(shù)字至少高出80%，這預(yù)示著格陵蘭島的冰層海平面上升了35英寸。

對(duì)于三種可能的未來氣候情景中的每一種，該團(tuán)隊(duì)將該模型運(yùn)行500次至3000年，調(diào)整關(guān)鍵土地，冰，海洋和大氣變量以測(cè)試它們對(duì)冰融化率的影響。這三種氣候情景取決于未來幾年大氣中溫室氣體排放量。在沒有減少排放的情景中，研究發(fā)現(xiàn)整個(gè)格陵蘭冰蓋可能在一千年內(nèi)融化，導(dǎo)致海平面上升17至23英尺。

在本世紀(jì)末排放穩(wěn)定而不是繼續(xù)增加的情況下，該模型顯示冰損失總量減少到總質(zhì)量的26-57%。大幅限制排放，使其在本世紀(jì)末開始下降可以將冰損限制在8-25%。根據(jù)該研究，這種情景將在下一個(gè)千年中產(chǎn)生高達(dá)6英尺的海平面上升。

更新的模型更準(zhǔn)確地表示出口冰川的流動(dòng)，冰川連接到海洋的河流狀體。出口冰川在冰蓋融化方面起著關(guān)鍵作用，但之前的模型缺乏足以代表其復(fù)雜流動(dòng)模式的數(shù)據(jù)。該研究發(fā)現(xiàn)，融化出口冰川可能占未來200年格陵蘭冰川損失的40%。

通過結(jié)合IceBridge的冰厚度數(shù)據(jù)并確定模型中的統(tǒng)計(jì)不確定性來源，該研究可以更準(zhǔn)確地描述人類產(chǎn)生的溫室氣體排放和氣候變暖可能對(duì)未來格陵蘭的影響。

被稱為“冰山之城”的伊盧利薩特(Ilulissat)毗鄰格陵蘭島的伊盧利薩特冰川(Ilulissat Glacier)，該冰川流入大西洋。這種出口冰川導(dǎo)致格陵蘭島的冰蓋損失。新的研究表明，如果這種損失繼續(xù)保持目前的速度，那么到3000年和24英尺的全球海平面上升可能會(huì)導(dǎo)致無冰格陵蘭。圖片來源：Martin Truffer

更清晰的畫面

這組作者說，捕獲出口冰川融化流量和速度的變化使得更新的冰蓋模型比以前的模型更加準(zhǔn)確。由于海水在過去20年中變暖，它們?nèi)诨烁”钩隹诒ú皇軠囟壬叩挠绊?。結(jié)果，出口冰川流動(dòng)得更快，融化并變薄，冰蓋的下降表面將新冰暴露在暖空氣中并融化。

“一旦我們獲得了衛(wèi)星觀測(cè)，我們就能夠捕捉整個(gè)格陵蘭冰蓋的表面速度，看看冰是如何流動(dòng)的。我們認(rèn)識(shí)到一些出口冰川的流動(dòng)速度非常快，比冰內(nèi)部快得多。首席作者，阿拉斯加費(fèi)爾班克斯地球物理研究所研究副教授安迪·阿施萬登說。

IceBridge詳細(xì)的冰厚度測(cè)量結(jié)果幫助該團(tuán)隊(duì)成為第一個(gè)對(duì)出口冰川受溫暖海水影響的區(qū)域進(jìn)行建模，以及模擬更多影響冰損失的復(fù)雜反饋和過程。他們研究了水下融化，大冰塊斷裂冰川，降雪率和氣溫上升等因素的重要性。他們還研究了可以減緩冰損失的因素，比如地球表面從不再存在的冰的重量“彈回”的運(yùn)動(dòng)。

“在一天結(jié)束時(shí)，冰川正在下坡，”Aschwanden說。“這非常簡(jiǎn)單，但如果你不知道下坡的地方，模型永遠(yuǎn)不會(huì)做得很好。因此，理解冰流的最重要的貢獻(xiàn)是知道冰的厚度。”

研究中使用的三種排放情景中的每一種都產(chǎn)生了不同的格陵蘭冰川退縮模式。最不嚴(yán)重的情景顯示，西部和北部的冰層退縮，而溫和的情景表明，除了最高海拔地區(qū)外，冰島周圍的冰層退縮。最嚴(yán)重的情況是，排放量繼續(xù)以目前的速度增長(zhǎng)，超過一半的模型運(yùn)行損失超過99%的冰蓋3000。

在最厚點(diǎn)，格陵蘭冰蓋目前海拔超過10,000英尺。它可以升到大氣層中，改變周圍的天氣，就像山脈一樣。今天，這種天氣模式產(chǎn)生了幾乎足夠的降雪量，以補(bǔ)償每年自然融化的冰量。然而，在未來，熔化和流動(dòng)將使內(nèi)部變薄，將其降低為缺乏充分補(bǔ)充降雪所需條件的大氣層。

“在氣候變暖的情況下，冰川已經(jīng)失去了降雪量多的地區(qū)，而夏季是融化的地區(qū)，這是新冰形成的地方，”地球物理研究所研究教授，該研究的第二作者M(jìn)ark Fahnestock說。“它們就像開放式冷卻器中的冰塊一樣，正在融化，沒有人再將冰塊放入冷卻器中。”

該團(tuán)隊(duì)強(qiáng)調(diào)，盡管需要不斷研究冰川如何在溫度變暖的情況下移動(dòng)和融化，但所有模型運(yùn)??行表明，未來幾十年將是冰蓋未來結(jié)果的關(guān)鍵。

“如果我們像往常一樣繼續(xù)，格陵蘭將融化，”Aschwanden說。“在不久的將來，我們現(xiàn)在正在做的排放將對(duì)格陵蘭冰蓋產(chǎn)生長(zhǎng)期影響，如果它融化，將對(duì)海平面和人類社會(huì)產(chǎn)生影響。”

模型運(yùn)行是在美國宇航局艾姆斯研究中心和阿拉斯加費(fèi)爾班克斯大學(xué)(UAF)的高性能超級(jí)計(jì)算機(jī)上使用并行冰蓋模型(PISM)進(jìn)行的，這是一個(gè)在UAF和波茨坦氣候影響研究所開發(fā)的開源模型。 。NASA還為該研究提供了資金支持。雖然其他冰蓋模型可以執(zhí)行他們所做的模擬，但團(tuán)隊(duì)表示，PISM的獨(dú)特之處在于其高分辨率和低計(jì)算成本。

美國宇航局的冰山行動(dòng)是世界上最大的極地和海冰的空中調(diào)查。使用一系列飛機(jī)和科學(xué)儀器，IceBridge在2010年第一次冰，云和陸地高程衛(wèi)星(ICESat)任務(wù)結(jié)束和第二次ICESat-2(2018年發(fā)射)之間收集數(shù)據(jù)。它測(cè)量了高度其飛行路徑下方的冰層以及冰蓋下的基巖。

“美國宇航局的太空和空降運(yùn)動(dòng)，如冰橋，已經(jīng)從根本上改變了我們嘗試制造模型模仿冰蓋變化的能力，”Fahnestock說。“允許改進(jìn)冰川床成像的技術(shù)就像一副更好的眼鏡，讓我們能夠更清楚地看到。只有美國宇航局擁有一臺(tái)擁有我們所需的儀器和技術(shù)的飛機(jī)，可以到達(dá)我們需要去的地方。”

橫幅圖片：格陵蘭冰蓋是世界上第二大冰塊，占地約650,000平方英里的格陵蘭島。根據(jù)一項(xiàng)使用美國宇航局冰山行動(dòng)數(shù)據(jù)的新研究，如果它完全融化，它可能會(huì)導(dǎo)致海平面上升23英尺。