与北极相比,南极洲对气候变化的反应较慢。水的熔点,0摄氏度,是极地快速变化的关键阈值,而南极洲上千万平方公里的冰盖上只有一小部分积雪在夏季能达到该温度,而且它还海洋环绕。缓冲了暖空气的侵入,尽管如此,冰冻的大陆仍正在变得更加温暖,结果导致数十亿吨的冰损失。

南极在漫长的时间里已经积累出了世界上最大的冰盖,现在它基本上是一个向四面八方流动的巨大冰川——通过数十个冰川,冰盖延伸到海洋。一些冰川终止于海岸线,而有些冰川则通过冰架延伸到海洋上方。

冰架是一块厚厚的浮冰,沿着海岸线连接并接地,并延伸到海水上。总的来说,南极洲有15个主要的冰架,其中大部分都是由冰川缓慢向外朝向开阔的海洋。大多数时候,冰架和供给冰的冰川形成了一个相对稳定的系统,冰架抵抗了冰川与海岸线的连接。从这个意义上说,冰架减缓了冰川入海的速度。而每隔一段时间,一个冰架会破坏一块大块,形成一座冰山,在南极洲,可能与我国一个直辖市的规模相当。冰山崩塌尽管是一个自然过程,但最近20年来,不寻常的冰架解体让科学家们表示担忧。

拉森C冰架上的一次冰山崩塌
在南极洲半岛的东侧,拉森冰架在1995年经历了第一次卫星观测的解体。大约1400平方公里的冰架迅速瓦解成小的、银色的冰山。2002年,拉森B冰架经历了更大的分裂:在几周内大约3200平方千米的冰架崩塌殆尽。

多种因素可能导致冰架崩解。温暖的夏天可能会在冰架表面形成一层融水。如果冰面有裂缝,水会填充这些裂缝。因为它比冰更密集,水最终会穿过冰层,将其侵蚀成更小的碎片。由于温暖的空气温度可以从上方融化冰架,温暖的海水可以从下面使冰架变薄,使其更容易崩解。最后,漂浮在冰架前面的海冰减弱了波浪作用,但是在夏末海冰完全撤退的情况下,海浪可以弯曲冰架并使其更容易破碎。

尽管冰架解体本身并不能立即提升海平面,这是因为冰块已经漂浮在海面上,占据的空间大致与融化时相同。但是,通过冰架的存在缓冲了冰川入海,当冰架消失后冰川会加速,这意味着冰架撤退可以间接导致海平面上升。
目前,南极洲对海平面上升的贡献可以用毫米来衡量。但在南极半岛,冰架坍塌导致可测量的冰川加速,如果西部和东部南极冰架继续崩塌,会导致更多的冰川开始加速,对全球海平面的影响可能会很大,比如南极西部松岛冰川的流速比20世纪70年代已经加快了约60%,这对于海平面已经在产生潜移默化的影响。

松岛冰川的一次冰山崩塌事件
另一个可以加速冰损失的过程是在冰下面的温水驱动的融化。随着冰的变薄,温水可以进入更远的内陆,在基岩低于海平面的地方快速地使冰川变薄。2019年由Nicholas Golledge领导的一项研究表明,到2100年,来自南极洲和格陵兰岛的温暖海洋驱动可以在全球海平面上产生高达10英寸(约25厘米)的空间。预计南极地区首先会对地下融化作出缓慢反应,加速在本世纪后期的反应,这项研究作者表示,西南极冰盖的部分地区可能已达到冰加速临界点。


研究显示南极洲周围的海区正成为全球深海热量增加最剧烈的地方
21世纪海平面上升的最大预测是由一种称为海洋冰崖不稳定性(MICI)的现象所驱动。假设情景是,当一个冰架撤退到冰崖高出海面300英尺(约90米)的地方时,这个冰崖是如此不稳定,以至于它的前部倾向于倾覆,进而导致更高、更不稳定的冰崖,最终产生了一个“多米诺骨牌”状的失控的失冰过程。 DeConto和Pollard在2016年进行的一项研究认为,到2100年,这一过程可能会使海平面上升超过3英尺(约0.9米)。然而,这一过程的证据是间接的,因为没有任何观测到的冰崖超过该高度。
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