科学探索|南极西部冰盖的形成与以前认为的大不相同南极西部冰盖的形成与以前认

AWI 专家证实了 3500 万年前冰盖的延迟扩散。大约 3500 万年前，地球迅速冷却。大约在同一时间，南美洲和南极之间形成了德雷克海峡，为南极绕极流的形成铺平了道路。由于这两个因素，南极洲很快就完全被冰覆盖了。正如阿尔弗雷德韦格纳研究所的一项研究现在表明的那样，这种大规模的冰川作用至少在一个地区被推迟了。
这个关于南极西部冰盖早期历史的新谜题可能有助于预测其不稳定的未来。该研究刚刚发表在《自然》杂志《通讯地球与环境》上。

文章图片

对于气候研究人员来说，西南极多年来一直是人们关注的焦点。在这里，位于大陆顶部的西南极冰盖一直延伸到邻近的阿蒙森海。在海岸附近，冰仍然与土壤直接接触；离大海更远的时候它漂浮着。由于气候变化逐渐使海水变暖，后者越来越多地从下方侵蚀冰架。接地线，也就是冰仍然停留在地面上的最后一点开始向内陆移动得越来越远。由于融水和冰山崩塌，流入阿蒙森海的思韦茨冰川现在损失的冰量是 30 年前的两倍。如果西南极冰盖完全坍塌，全球海平面将上升三米多。
“南极西部冰盖的稳定性对全球海平面的未来发展至关重要，”该研究的第一作者、亥姆霍兹极地和海洋研究中心 (AWI) 阿尔弗雷德韦格纳研究所的加布里埃尔 Uenzelmann-Neben 说。“因此，世界各地的研究人员正在努力使用数值模拟来预测冰在温暖世界中的未来行为。我们对西南极冰盖的历史了解得越多，我们就能越准确地制作这些模型。它最近的历史有据可查，但我们对它的早年仍然知之甚少——尤其是形成阶段。我们的研究提供了一个重要的难题。”
在 Polarstern 上的两次研究巡航旅程中，地球物理学家和她的团队调查了松岛海槽附近的沉积物，松岛海槽是阿蒙森海浅水部分海底的一个通道状沟渠，从北到南延伸并直接朝向南极洲西海岸。为了收集数据，AWI 团队依靠久经考验的反射地震学方法：Polarstern 在她身后拖曳了一条 3000 米长的测量电缆或拖缆。拖缆配备了水下听音器，总共构成了 240 个测量通道。在勘测巡航期间，气枪用于在船后产生地震脉冲。这些脉冲穿透海底并在地质边界反射回来——例如在沉积物和硬岩之间——由拖缆的水下听音器记录下来。根据波浪的不同传播时间和各个通道的各自位置，可以绘制海底的内部结构图。
测量数据显示，Pine Island Trough 东侧有一个大型沉积体，即沉积物漂移，而其西侧则没有对应物。“由于地球自转产生的科里奥利效应，这种沉积物漂移在海槽东侧而非西侧的不对称沉积只能由从北向南流向海岸的深水流产生，” Uenzelmann-Neben 说。“为了实现这一点，沉积时的海洋环流必须与今天的条件相似，也就是说，盛行的西风带和南极绕极流必须位于遥远的南部。而且和今天一样，从海槽中涌出的深水一定是比较温暖的。”
【科学探索|南极西部冰盖的形成与以前认为的大不相同】对收集在海槽附近的沉积物核心的花粉的进一步研究表明，沉积物漂移的底部形成于大约 34 到 3600 万年前。正是在同一时间，也就是始新世-渐新世的边界，全球气温骤降，南极大陆被冰覆盖。AWI 地球物理学家解释说：“我们的研究提供了令人信服的证据，表明在大冰川作用期间，阿蒙森海架附近的温暖深水上升，并延迟了南极西部冰盖向海洋的扩张。这一重要且出乎意料的发现强调了洋流在南极西部冰盖形成阶段的巨大重要性，并且一直持续到今天。有了关于冰盖最早阶段的这些额外知识，现在可以改进对其未来稳定性和冰退缩的预测。”