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遠古對比揭示東南極洲冰蓋比想象中更脆弱

2013年07月25日08:32    來源:《中國科學報》    手機看新聞

  

  威爾克斯冰下盆地中的沉積物表明,該盆地曾在上新世的一段時期內處於無冰狀態。

  圖片來源:Integrated Ocean Drilling Program

  地球不斷打破著溫度和溫室氣體的紀錄——幾個月前,多個站點測出大氣中的二氧化碳濃度達到400ppm,是幾百萬年來的最高值。很多研究試圖測量格陵蘭島和南極洲冰蓋的融化量和融化速度——人們廣泛認可南極洲冰蓋東半部是明顯相對穩定的。現在,一項對東南極洲過去融化情況的新研究顯示,從長遠來看,該區域“穩定的”冰蓋在氣候變暖的打擊下,可能比想象中的更脆弱。

  為了研究冰蓋未來可能的融化情況,很多科學家開始回顧過去。目前的溫度和較高的溫室氣體濃度讓人想起從530萬年前持續到260萬年前的溫暖的上新世。“上新世早期和中期的溫度及溫室氣體濃度,很可能與當前直至本世紀末前人們可能面臨的氣候條件最接近。”英國南極考察隊的沉積學家Claus-Dieter Hillenbrand如是說,他並沒有參與該項研究。

  大量研究已經檢測了格陵蘭島冰蓋和西南極洲冰蓋(WAIS)的融化情況。由於WAIS的大部分位於海平面以下,人們在很長一段時間裡都認為它是南極洲冰川中比較脆弱的部分。衛星觀測也顯示,WAIS正在減少,且隨著海洋變暖,其融化速度在不斷加快。而主要位於陸地上的東南極洲冰蓋(EAIS)則被認為是更加穩定的。

  不過,倫敦帝國理工學院的博士生Carys Cook稱,上新世的數據卻訴說著不同的情況。上新世的平均溫度比今天高2到3攝氏度,大氣二氧化碳濃度為350ppm到450ppm。一些數據還表明,當時的海平面可能比目前的高22米——即使WAIS和格陵蘭島的冰蓋全部融化,也不過使海平面上升約12米。因此,EAIS的融化應該是對此有所貢獻的。

  為了更好地了解上新世時期東南極洲冰蓋可能融化了多少,Cook和其同事研究了位於距東南極洲阿黛利海岸300千米處的深海核心的沉積物。該核心是綜合大洋鑽探計劃(IODP)於2009年鑽探而成,包括一長段可追溯到上新世時期530萬年前到330萬年前期間的沉積物。研究團隊發現,從這些沉積物中可以讀出在上新世整個時期氣候變暖和變冷時的大陸侵蝕模式。

  在這些沉積物中,研究團隊試圖尋找地球化學的“指紋”——具體來說就是地球化學中釹與鍶同位素的比例,這將幫助他們確定不同層的沉積物的來源。研究人員發現,多層沉積物是被稱為威爾克斯冰下盆地的東南極洲低窪區域所留下的獨特印跡,現在該盆地被冰川覆蓋。這些被侵蝕且最終位於深海核心的沉積物說明,該盆地應該曾經因為冰的消失而暴露出來。該研究團隊將報告發表在了7月21日出版的《自然—地球科學》上。

  Hillenbrand說,這確實說明,EAIS可能並不像一些模型所顯示的那樣穩定。考慮到上新世既存在無冰暖期,又存在冰川期,因此這表明今天的東南極洲要麼曾大范圍融化,要麼完全沒有融化。

  他補充到,找出東南極洲的冰蓋對升高的溫度有多敏感仍是一項迫在眉睫的工作。“該記錄的時間分辨率並不允許他們確定或者排除,冰蓋融化發生在百年的時間裡還是千年的時間裡。”

  Cook說:“以目前的數據來看,我們並不知道這樣的冰蓋融化多快會發生。”可能的情況是,冰在融化或增多時會反復侵蝕盆地﹔也有可能是盆地在長時間內完全呈暴露狀態。試圖回答這些問題的一個方法是用更高的分辨率對IODP再次取樣,從而追蹤冰蓋的融化情況。

  得到更多的鑽探核心將有所幫助——東南極洲的脆弱性並不確定的原因很可能只是缺乏數據。Cook說:“我們需要更多海底沉積物,需要對其進行鑽探。真正能告訴我們冰蓋侵蝕過程的就是基於海底沉積物的記錄。”(苗妮)

(責編:趙竹青、馬麗)

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