全球升温将使冰川融化，随着全球变暖,北极冰川加速融化,使得北极航道成为可能

思韦茨冰川又称末日冰川，是南极洲西部冰盖的一部分，面积约19.2万平方公里，相当于美国堪萨斯州的大小。由于其面积大，近年来融化速度快，科学家很难预测目前的全球平均海平面上升速度。为了更准确地了解冰川融化对全球的影响，科学家们有必要找出三个关键问题的答案：第一，是什么导致冰川融化速度加快？第二，导致冰川加速融化的机制是什么？第三，冰川加速融化将如何影响全球平均海平面上升？

图一。南极洲斯韦茨冰川的位置。图//《今日美国》

为什么南极洲冰川加速融化

是什么原因导致南极冰川融化速度加快？在过去科学家的研究中，已经注意到南极洲的冰盖和冰架会受到周围相对温暖的水流的影响而融化[1][2]。然而，由于缺乏直接的观测数据，这些温暖的水流如何流动以及这些水流如何影响这些冰川地形一直是一个亟待解决的问题。直到2019年，来自美国和英国的科学家通过科学项目国际思韦茨冰川合作(ITGC) [3][4]对思韦茨冰川进行了进一步的观察。根据多波束回声测深仪(MBES)的数据，科学团队试图绘制斯韦兹冰川周围海底的地形变化图，以进一步了解冰川周围温水流动的路径。掌握了路径分布后，就可以改进模拟冰川融化的模型，从而提高预测全球海平面上升速率的精度。

Weisz冰川周围海底地形分布动画。在今年00至1010的最新研究中，科学家首次收集了斯韦兹冰川下温水的观测数据[5]。这项任务的重要性在于，它可以帮助科学家回答以下问题：冰川下海洋环流的基本性质是什么？温水影响冰川的主要路径是什么？温暖的水能进入冰川下的洞穴多远？而冰川的融化速度在多大程度上取决于温水的流动？

要完全理解温水是如何影响斯威策尔冰川融化的，首先要了解整个冰川地形的结构。从图2中可以看出，冰川是在陆地表面缓慢流动的巨大冰体，而冰架是大量的冰从陆地流入海洋，在河口堆积成厚厚的、广阔的浮冰，与附近的海岸线相连(参考图2)。当温暖的水流到冰棚下面时，会加速冰棚的局部融化，而一旦冰棚融化，就会加快冰流入海的速度，从而加速冰川的融化。其次，了解温水的流动路径和性质非常重要，其中路径取决于冰川周围海底地形的分布。打个比喻，水流过高墙时，流向会受阻，而流过通道时，会特别通畅；其中，脊高于周围地形，如同高墙，而槽低于周围地形，如同凹槽。所以对于温水来说，槽更像是一个轻松的通道。

图二。冰川、冰架和冰山的关系。图//UCDAVIS目前，科学家对Switzer冰川周围的海底分布有了一定的了解，推断出冰川北部有三个主要的槽，分别标记为T1、T2和T3(见图3A)，并推断出温暖的水可能通过这些区域进入冰棚下面。根据观测，目前已知最高融水浓度出现在思韦茨海槽，但冰棚下的暖水流量分布未知。此外，从图3中可以看出，东侧有一个脊，因此暖水相对被东侧的脊阻挡，更有可能通过北侧的深海槽进入TGT(Thwaites Glacier Tongue)下方。根据之前的模拟模型，斯韦兹冰川的侵蚀与海洋动力学有关系[6][7]，温暖的水主要来自北部的路径，而东部的水体相对要少得多，只在冰棚下几公里左右流动。但是，如前所述，由于缺乏观测数据，模型的模拟仍有很大的改进空间。

图3。斯威茨冰川的研究范围和海底分布。TGT是斯韦茨冰川舌部，TGT)，EIS是东部冰架，EIS)。T1、T2和T3是冰川北部的三个主要深海槽。其他部门

分可参考文献 [5] 中之 Fig. 1。

找出冰棚消融的主因

这次的研究中 [5]，科学家透过新的观测数据，发现海槽比原本预期的还要深约 100~300 公尺，并透过其他观测仪器，如自主水下载具 (Autonomous Underwater Vehicle , AUV) 等，量测这些海槽中海水的性质，确认在 T2 及 Ｔ3 两个海槽中存在厚度约 200-300 公尺的暖水，并透过声学都卜勒流速剖面仪 (Acoustic Doppler Current Profiler, ADCP) 数据的收集，推断出在 Ｔ2 海槽中存在一向北流出的水体，而在 T3 海槽，则存有向南流入冰棚底部的暖水，该热流约达 0.9 兆瓦 (terawatt, TW)；根据推算，其将产生一年约 85 Gt（gigatonne, 十亿吨 ）的融水。从先前 2010-2018 年所建立的数据可得知，该处整体冰棚的融化速率约为 97.5 Gt/year，揭示出在 T3 流入的暖水可能为影响冰棚大部分消融的原因。

当相对高盐度的暖水流入冰棚底部，失去潜热并接触融化的冰水后，水温开始下降，由于与融水的混合，盐度也随之降低，最终提高含氧量 [8][9]。

透过这些资讯，科学家发现在 T2 海槽，融水的比例相对高于 T3，尤其是位于上层向北的水流（水深 400 公尺内）。另外透过 AUV 资料的收集，科学家发现来自 Pine Island Bay 的深层水透过流经东侧冰棚 (Eastern Ice Shelf, EIS) 底下而抵达 T3 海槽区域。该发现比原先模型所预期的深层水流动範围更向西延伸 [7]，说明在 EIS 底下的海脊可能比原先预估的深度还要深（>1050 公尺），又或者并没有如原先所推估的延伸至北边，以阻挡来自 Pine Island Bay 的深层水。

根据本次研究 [5]，科学家总结出高比例的融水主要在西侧流出，而另两个深层水主要分别流入冰棚两侧，其中之一为先前已知由思韦茨海槽进入的暖水，另一个则为之前未知、由 Pine Island Bay 流入的暖水路径。后者由于受到在地气候条件 [10] 以及 Pine Island 冰川融化的影响 [11]，意味着未来思韦茨冰川的融化速率以及该处整体冰川动力机制，将会比原先模型所预期的，更加依赖于 Pine Island 区域当地条件。

冰川消融带来的影响

由于冰棚的存在有助于减缓冰川上冰流入海水的速率，当冰棚因流入的暖水融化而逐渐脱离海床（失去如路障般的作用），便会反过来加速思韦茨冰川上的冰流入海中。冰川的前缘不断融化导致朝陆地后退，最后高耸的冰川峭壁将承受不住自身重量，而快速崩解；一旦思韦茨冰川消失，会使得南极洲西侧的冰盖更不稳定，并可能造成连锁崩解的效应。[12]

思韦茨冰川的融化贡献每年全球海平面上升的 4%，而若整个冰川全部消失，则将造成全球海平面上升近 0.5 公尺的高度 [13]，这将进一步影响各国海岸线的分布、人口的迁移，甚至是气候乃至生态系统的改变。当前南极的冰川融化问题无疑对当代人类再次敲响了警钟，而若人类对于气候变迁再不做出更多具体的因应作为，则随着末日冰川的消失，人类的末日恐怕又将更靠近一步。

参考文献

1. Jacobs, S. S., Hellmer, H. H., & Jenkins, A. (1996). Antarctic ice sheet melting in the Southeast Pacific. Geophysical Research Letters, 23(9), 957-960.
2. Jacobs, S., Giulivi, C., Dutrieux, P., Rignot, E., Nitsche, F., & Mouginot, J. (2013). Getz Ice Shelf melting response to changes in ocean forcing. Journal of Geophysical Research: Oceans, 118(9), 4152-4168.
3. Hogan, K. A., Larter, R. D., Graham, A. G., Arthern, R., Kirkham, J. D., Totten Minzoni, R., … & Wellner, J. (2020). Revealing the former bed of Thwaites Glacier using sea-floor bathymetry: implications for warm-water routing and bed controls on ice flow and buttressing. The Cryosphere, 14(9), 2883-2908.
4. Jordan, T. A., Porter, D., Tinto, K., Millan, R., Muto, A., Hogan, K., … & Paden, J. D. (2020). New gravity-derived bathymetry for the Thwaites, Crosson, and Dotson ice shelves revealing two ice shelf populations. The Cryosphere, 14(9), 2869-2882.
5. Wåhlin, A. K., Graham, A. G. C., Hogan, K. A., Queste, B. Y., Boehme, L., Larter, R. D., … & Heywood, K. J. (2021). Pathways and modification of warm water flowing beneath Thwaites Ice Shelf, West Antarctica. Science Advances, 7(15), eabd7254.
6. Seroussi, H., Nakayama, Y., Larour, E., Menemenlis, D., Morlighem, M., Rignot, E., & Khazendar, A. (2017). Continued retreat of Thwaites Glacier, West Antarctica, controlled by bed topography and ocean circulation. Geophysical Research Letters, 44(12), 6191-6199.
7. Nakayama, Y., Manucharyan, G., Zhang, H., Dutrieux, P., Torres, H. S., Klein, P., … & Menemenlis, D. (2019). Pathways of ocean heat towards Pine Island and Thwaites grounding lines. Scientific reports, 9(1), 1-9.
8. Jenkins, A. (1999). The impact of melting ice on ocean waters. Journal of physical oceanography, 29(9), 2370-2381.
9. Biddle, L. C., Heywood, K. J., Kaiser, J., & Jenkins, A. (2017). Glacial meltwater identification in the Amundsen Sea. Journal of Physical Oceanography, 47(4), 933-954.
10. Webber, B. G., Heywood, K. J., Stevens, D. P., Dutrieux, P., Abrahamsen, E. P., Jenkins, A., … & Kim, T. W. (2017). Mechanisms driving variability in the ocean forcing of Pine Island Glacier. Nature communications, 8(1), 1-8.
11. Webber, B. G., Heywood, K. J., Stevens, D. P., & Assmann, K. M. (2019). The impact of overturning and horizontal circulation in Pine Island Trough on ice shelf melt in the eastern Amundsen Sea. Journal of Physical Oceanography, 49(1), 63-83.
12. Carolyn Beeler (2019). If Thwaites Glacier collapses, it would change global coastlines forever.
13. SUSIE NEILSON (2020). Antarctica’s ‘Doomsday Glacier’ Is in Serious Danger, New Research Confirms.

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