冰流之內的秘密

格陵蘭島覆蓋的冰層無論在哪裡找到通往海岸的出口,都在向海滑動,而且比過去快得多。

在內陸地區,這種運動速度減慢——除了東北部格林蘭地區。

那裡,三個鄰近的出水口冰川由一條狹窄的快速移動冰道供應,這條冰道延伸到內陸達700公里。

在彩色的地圖上,這條通道看起來像是一把指向冰層中心的心臟形狀標誌。

稱為東北格林蘭冰流(NEGIS),它佔據了冰層質量損失的約12%。

其快速流動——每年超過50米——是一個謎團,哥本哈根大學(KU)的冰川學家達爾-詹森說。

「我們對此的理解非常、非常基本。

」十年前,達爾-詹森和其他人開始通過鑽探冰流來解開這個謎題。

東格林蘭冰芯項目(EastGRIP),該項目於去年結束,在COVID-19疫情中損失了兩年的時間後,最終在2670米的深度達到底部。

但它已經帶來了轉變性的成果——包括一個令人擔憂的新發現:冰流的底部並未像之前所想的那樣與基岩凍結在一起。

相反,從頂部到底部,整個冰塊作為一整體向海洋移動。

「整個冰塊在水和泥上滑行,」達爾-詹森說。

這引發了擔憂,隨著氣候持續變暖,該流可能會加速。

自1996年以來,格陵蘭冰層每年都失去了質量。

去年的損失是十年來最低的——但根據丹麥和格林蘭地質調查局的數據,該冰層仍然流失了80百萬噸的水,相當於每秒約250萬公升或一個奧林匹克游泳池的水量。

格陵蘭融化的冰佔當前全球海平面上升速率的大約四分之一,這一上升速度已超過每年4毫米。

格林蘭冰層中鎖定了大約7米的潛在上升空間。

其他冰芯中的證據表明該冰層非常脆弱。

在西北部格陵蘭坎普世紀核心底部發現的沙礫顯示,在距今約40萬年前的一個間冰期,該地點沒有冰雪覆蓋,整個冰層減少了1公里厚,佛蒙特大學的地質化學家保羅·比爾曼說。

「現在有強有力的證據表明,當溫度與今天相似時,格陵蘭的冰層已經大幅融化,如果不是完全融化。

」然而,預測本世紀及以後格陵蘭冰層的未來損失仍是一個巨大的挑戰。

哥本哈根大學的氣候科學家奧倫德·拉斯穆森說,冰流是主要原因之一。

格陵蘭島有兩種主要方式失去冰層。

首先,來自較暖空氣和海水的直接融化——雖然這是一個漸進過程,但仍極其危險。

聯合國預測到本世紀末格陵蘭將貢獻不超過18厘米的海平面上升,主要是基於直接融化的基礎。

然後就是冰流以及所有產生冰山的沿海冰川。

「我們真正擔心的是冰層以多快的速度被輸送到海洋中,」拉斯穆森說。

這個第二個過程遠遠更難以預測。

這就是為什麼在東部GRIP進行研究如此重要。

丹麥人因在格陵蘭鑽取冰芯而聞名,他們已經追求這一努力數十年了。

早期項目的主要目標是從被冰封的古老空氣中提取突然氣候變化的記錄。

東部GRIP是第一個為了解冰流如何移動而鑽探的冰芯。

「通常我們會不惜一切代價避免這樣做,」拉斯穆森說。

「冰川學家希望冰層流動越少越好——這可能會扭曲使核心能夠被定年的年度分層。

」鑽探工作於2016年開始。

現場看起來與冰層的其他部分一樣——平坦、白色且風大。

但達爾-詹森及其團隊早已經知道如何在荒涼的地方創造「hygge」(丹麥式的舒適感)。

研究人員和工作人員睡在加熱帳篷中,一個兩層的黑色圓頂帳篷是營地的核心,內有完整的廚房、用餐區和工作空間。

鑽探是在通過挖掘溝渠並充氣巨大的氣球形成雪覆蓋的屋頂的洞穴中進行的。

研究人員輪流擔任第二職務——清潔工、廚師助手、供水管理員——以便整個團隊能夠專注於科學。

「那裡的世界完全停止了,」科羅拉多大學博爾德分校的古氣候學家泰勒·瓊斯說,「這是一個非常自由的地方。

」無論有多少「hygge」也無法緩解在海拔近3000米、溫度介於攝氏零下20度到零下30度之間的戶外工作。

「你吃再多的食物也補充不了能量儲備,」蘇黎世聯邦理工學院的地震學家安德烈亞斯·菲克特納說。

儘管如此,這個地點仍吸引了許多訪客,其中包括由阿爾弗雷德韋格納研究所(AWI)的地球物理學家丹妮拉·詹森領導的一個團隊。

2018年3週內,他們駕駛AWI的極地6號研究飛機低空飛越冰層,使用其穿透冰層的雷達檢查其結構,包括記錄溪流歷史的內部摺疊。

研究人員去年在《自然通訊》上報告的發現令人驚訝:NEGIS僅存在於過去2000年——而不是如普遍認為的自上次冰河時代以來。

詹森說,這似乎表明冰層上的流動位置「可以跳躍」。

杜倫大學的冰川地質學家大衛·羅伯茨補充道,如果真是這樣,「這將根本改變我們對冰流如何啟用和關閉的理解。

」雖然研究氣候並不是該項目的主要目標,但研究人員利用這個機會探討了冰河時代中間穿插的突然變暖的神秘現象。

這些事件被稱為丹斯加德-奧謝格(D-O)事件,每次都會使格陵蘭地區的空氣溫度在幾十年內上升超過攝氏15度。

為了追蹤D-O事件期間格陵蘭氣候如何季節性變化,瓊斯和他的同事們融化了核心樣本並使用首次在南極洲開發的激光光譜技術分析釋放的氣體。

他們希望測量氫和氧的比例變化,這些比例提供了古代溫度的細緻記錄。

瓊斯和他的同事們在預印本中報告稱,在許多變暖事件之前數百年,格陵蘭的天氣變化性下降了。

他們提出了一種可能的解釋:穩定的天氣是因為北大西洋海域季節性海冰的退縮所致。

海冰的退縮也允許海洋釋放出更多的熱量到空氣中,為長期變暖奠定了基礎。

「這是一場巨大的氣候系統重組,」瓊斯說。

到了2019年,在鑽探4年後,鑽孔深達2.1公里,約為底部的五分之四。

然後來了COVID-19疫情。

當研究人員在2022年返回營地時,發現它被數米的新雪和冰覆蓋。

「表面結構被淹沒了,」戴爾-詹森說;雪洞的天花板塌陷了。

他們花了半個季節用鏈鋸挖掘現場。

「我想我們移動了16噸的冰塊,」她說。

在2022年季節的最後一個月,菲克特納加入了營地。

他是將光纖電纜轉化為密集地震儀陣列技術的先驅,該技術通過檢測經過的地震波引起的微小拉伸來工作。

他主要在冰面上工作,但在季節的最後一天,在鑽探停止後,戴爾-詹森允許他在鑽孔本身中展開他的光纖電纜。

這是一項危險的實驗——如果電纜因自身重量而斷裂,可能會卡住鑽孔並終結整個項目。

為了減少張力,菲克特納將電纜放在略微傾斜的鑽孔側面。

然後,通過在表面引爆爆炸並捕捉穿越冰層的地震波,他希望能夠詳細地捕獲冰流的結構。

但讓菲克特納震驚的是團隊在爆破之間看到的情景。

研究人員認為巨大的冰蓋不像嘈雜、裂縫的冰川那樣靜默地流動,像黏性液體一樣。

然而,菲克特納的電纜捕捉到了兩次微小的冰震級聯。

他們的規模表明它們來自許多冰芯中發現的厘米尺度的類似斷層特徵,菲克特納和他的團隊在今天發表於《科學》雜誌的一篇論文中報告了這一發現。

如果這些地震被證明是普遍存在的,它們所標誌的突然移動可能會幫助解釋為什麼冰流比模型預測得更快。

「這是一個合理的缺失環節,」菲克特納說。

第二年,即2023年,鑽探以戲劇性的方式結束,團隊努力回收核心末端。

原來鑽頭在孔底撞到了泥和沙粒並卡住了。

這一發現與戴爾-詹森的團隊從放入鑽孔中的儀器中獲得的速度數據相吻合。

戴爾-詹森說,打開任何一本教科書,它都會告訴你冰流的底部五分之一是一個剪切區,在這裡冰會減速並最終黏附在基岩上。

但鑽孔記錄儀顯示的情況並非如此。

「我們本來預期會進入這個剪切區,但從來沒有發生過,」她說。

冰的底部移動速度與頂部一樣快,因為它正在泥上滑行。

如果這一發現得到證實,並且對其他冰流也成立,這將表明這些冰流比以前認為的推入海洋的冰更多,戴爾-詹森說,而且這種流速可能會加快。

即使東GRIP團隊去年夏天收起了營地,鑽孔仍將在數十年內保持可訪問狀態,使研究人員能夠繼續監測冰的移動。

羅伯茨表示,考慮到冰流變化的最新證據——以及其脆弱性——這口鑽孔將成為一個關鍵哨兵:「我們可能正處於這個臨界點上,即我們開始看到加速退縮的情況。

」新聞連結: https:news.surl.twnews?time=1739248827

2025-02-11 00:00
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