科學家給冰川稱了稱體重才知它們「暴瘦」成這樣
2022年12月,聯合國大會正式通過決議,從2025年開始,每年的3月21日確立為世界冰河日。雖然明年才開始給冰川過節日,但《科學·進展》近期的一項研究還是讓我們不得不繼續關注冰川——40%的南極冰架在過去25年顯著縮小,顯示出人類活動對極地環境的顯著影響。
其中,有48條冰川的重量損失超過30%,7.5兆噸融水進入大海,這些融水可能會對透過影響海洋環流帶來一系列連鎖反應。
01 如何知道冰川的「體重」?
科學家是如何知道冰川的面積、厚度和重量變化的呢?
冰川的面積計算有很多方法,過去可以透過繪製冰川分佈地圖,蒙上方格紙數格子來計算。現在可以透過無人機測量、查看衛星遙感圖,都能圈定冰川的面積大小,利用電腦就可以得到具體的面積資料。
冰川的厚度可以透過在剖面處直接測量或透過打鑽的方式來取得。如果有陡峭的冰河剖面,從頂到底垂直拉一條測繩或用測距儀直接測定剖面高度,就可以得到該點的冰河厚度。打鑽要更複雜一些,要確保鑽井垂直,並且要打到冰川底部,鑽井深度即冰川厚度。
還可以藉助重力儀、探地雷達等儀器設備,更方便地取得的冰川厚度資訊。例如,科學家在1968年就藉助重力儀,在珠穆朗瑪峰腳下的絨布冰川,觀測到兩個斷面的冰厚數據。2009年,又透過探地雷達對東絨布冰川進行了較全面的厚度測量。
圖中黑色線條L1-L8為珠峰東絨布冰川探地雷達測厚線分佈,紅色線條C1-C5為冰川槽谷斷面分佈,藍色線條為冰川主流線,冰川末端在C1附近,並在P1 、P2進行了探地雷達波速測量。【1】
P1和P2兩地的探地雷達波速測量結果,可以清楚看到冰岩界面。亮斑對應的速度0.13公尺/奈秒就是冰川表面到冰岩界面之間的平均波速,乘以時間400奈秒就可以得到P1和P2兩地的冰川厚度約為52公尺。【1】
依序為東絨布冰川L1-L8的雷達實測圖,可以清楚看到冰層厚度和冰下地形。【1】
有了多點的冰河厚度,就可以用電腦模型求冰川整體的平均厚度和最大厚度,點位越多,分佈越均勻,得到的數據越準確。
例如,冰川厚度測量數據顯示,東絨布冰川的平均厚度約為190米,最大厚度約為320米。
有了面積和平均厚度就可以得到冰川的體積數據,再乘以冰川的平均密度就可以得到冰川的重量數據。比較不同時期的數據就可以了解冰河重量的變化。
02 融水入海有何影響?
冰川儲藏大量陸地淡水,這些淡水在短時間內大量進入海洋,會明顯減少海水的鹽度,打破海水原有的平衡,影響洋流這一海洋運動。
洋流的形成有許多原因,有的受信風、西風等盛行風吹拂海面而成。海水流動起來後,有的地方海水變多,有的地方海水變少,水多的地方就會向水少的地方流動,這就是補償流。
還有一些受密度差異影響,例如直布羅陀海峽兩側的海水密度不同,地中海一側密度大,大西洋一側密度小,表層海水從大西洋流入地中海,深層海水從地中海流入大西洋,這就是密度流。
不同的洋流把熱水或冷水帶往其他海域,促進不同海域間的熱交換。歐洲西部正是因為受北大西洋暖流的影響,帶來大量水汽何熱量,使得這裡雖然緯度較高,冬天的最冷月均溫也能在零度以上,形成終年溫和濕潤的溫帶海洋性氣候。
當海水密度受融水影響降低後,原本的洋流可能就會中斷,大幅改變相關地區的氣候、植被等環境。在第四紀地質歷史上,受氣候變暖影響,北美的冰川融化後,進入大海改變海水性質,導致北大西洋暖流中斷,歐洲西部因此陷入非常寒冷乾燥的環境。
03 可以阻止融水入海嗎?
既然融水入海,會對洋流、氣候、植被等帶來如此巨大的影響,那麼我們人類現在可以直接阻止融水入海這一過程嗎?答案是否定的,因為全球冰川體量巨大,僅僅是南極眾多冰川中的48條在25年間的融水量就達到了7.5萬億噸,想要阻止如此多的水入海,以人類目前的水平還是無法做到的。
有人說冰川既然是淡水,那融化的淡水不剛好可以被人類利用,解決缺水問題嗎?想法很美好,操作起來卻非常困難。南極大陸遠離其他人口密集的區域,這些融化的水需要用巨大的容器裝起來,再運送到缺水地區,成本龐大。
阿拉伯聯合大公國曾計畫將南極冰山運到中東,解決自己國家的缺水問題,但因為無法解決沿途融水儲存,以及距離遙遠成本巨大的問題,最後只能放棄。
難道我們只能眼睜睜看著南極冰川融化,對全球環境產生巨大影響,卻無能為力嗎?也不盡然,南極冰川融化的根本問題是全球變暖,是以二氧化碳為代表的溫室氣體排放導致的惡果,解鈴還須係鈴人,只有從根本上解決二氧化碳過量排放的問題,才能避免這一問題。
目前,全球許多國家已經提出了自己的雙碳目標,中國承諾在2030年前實現碳排放量達到峰值,在2060年前實現碳中和,即排放和吸收二氧化碳的量相互抵消,實現二氧化碳的淨零排放。
為了更能實現雙碳目標,各國在新能源和節能減排等多個領域,開源節流,減少碳排放,增加碳吸收。增加太陽暖、風能、水能這些低碳能源的使用,減少化石燃料這些排放大量二氧化碳的能源比例,增加能源利用率。
植樹造林,增加植物對二氧化碳的吸收。等二氧化碳淨排放量不再持續增加,全球暖化速度或將有效緩解,南極冰川退縮的問題也許會被有效控制。