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為了研究深層海洋,這些科學家在南極最大的冰架上鑽了個洞

南極的羅斯冰架堪稱世界上最大的浮冰,厚度達幾百米,面積和法國相當。

冰架下面的北海,可以說是人類在地球環境系統中了解最少的部分。

最近,來自紐西蘭的跨學科羅斯冰架項目團隊,在數百米的冰層中打了一個洞,以求探索這片海域和冰架在面對氣候變化時所體現的脆弱性。

研究發現,這層海水的溫度正在變暖,顯示出一股我們不希望看到的「活力」。


隱藏的傳送帶

如我們所知,所有主要冰架都出現在南極沿岸地區。這些巨大的冰塊阻擋了內陸冰蓋,如果它們融入到海洋中,就會使海平面升高,從而改變我們世界的面貌。

冰架可以說是一塊巨大的冰蓋,當冰川從陸地流出進入海岸地帶,並融合在一起時,就形成了這樣的冰蓋。

有時候,冰架斷裂,形成新的冰山。有時冰架則從底部開始融化。這兩種方式都會使冰架失去部分冰體。我們可以從衛星圖像上看到巨大的冰山,這往往就是由此而來的。

由於羅斯冰架下流動的海水是冰冷的(零下1.9攝氏度),所以它被稱為「冷洞」。

如果這裡變暖,未來的冰架和上游的冰可能就會發生巨大的變化。然而,在目前的氣候變化模型中,這種隱秘的結構並沒有被考慮在內。

20世紀70年代後期,國際研究團隊曾對這片海域做過一次測量。他們在五年的時間裡,嘗試使用了不同的測量方法。

在這些經驗基礎上,現在的研究人員採用更新、更清潔的技術,在一個季節內就能夠完成科研任務。

目前的已知是,溫度和鹽分都較高的海水通過「冷洞」進入海床併流通循環。它最終會抵達岸邊,只不過這是位於海下800米深度所謂的「沿岸」。

就是在這裡,冰架開始融化,然後流回到開放水域。


冰洞中的窺視

來自紐西蘭的科研團隊包括熱水鑽井人員、冰川學家、生物學家、地震學家、海洋學家等。他們在2017年11月到今年1月期間遠征南極,在履帶式機車和雙引擎小飛機的幫助下,同南極當地的惡劣天氣鬥智斗勇。

同所有的極地海洋學一樣,進入海洋往往是最困難的工作。研究人員面臨著一個複雜的任務,即在幾百米厚的冰層上,開鑿出直徑為25厘米的鑽孔。

不過,一旦儀器從鑽孔深入到超過300米地方,這就變成了簡單的海洋學工作。

在這樣的條件下,科研人員不會暈船,生物污垢也很少會侵擾測量結果。然而,大量的冰可能會凍結儀器,甚至把鑽孔凍結。

流動的世界

冰架中間的營地算是臨時的科學基地,不過一切都在移動變化。

海洋在緩慢循環流動,大概每隔幾年就會完成一次更新。冰層也在移動,在科學家營地附近以每天1.6米的速度前進著。

整塊冰架在自重的作用下,無情地伸向海洋邊緣,有時會發生斷裂形成巨大的冰山。

浮冰也隨著每天的潮水上下浮動。

冰架上的一切都在垂直活動,因為當冰層伸展開始,整體就會變薄。

但是,當新的積雪到來,或者海水從底部凍結時,冰架就會變厚;而大風吹走表面積雪,或相對溫暖的海水使冰架底部慢慢融化時,它就會變薄。

當我們把這些活動全部進行分析,可以說整個冰架上的每個粒子都在運動。實際上,最新的營地距離羅伯特·法爾康·斯科特及其兩名隊員在一個多世紀前從南極點返回時被埋葬的地方並不遠,大約相距160公里。他們的遺體如今正慢慢地穿過冰層,延伸到下層的「海岸」。


冰雪世界的未來

如果冰下的海洋變暖,對於羅斯冰架來說,這意味著什麼呢?它所阻擋的巨大冰蓋,以及未來的海平面都將如何變化?

研究人員通過詳細的溫度和鹽度數據,分析了海洋「冰洞」內的水流情況。他們使用這些數據來測試和改進計算機模擬,評估冰層底部究竟是在融化還是慢慢凍結增長。

新數據表明,相比20世紀70年代的測量結果,這裡的海洋已經變暖,特別是在較深的海域。

除此之外,海水的鹹度或者說鹽分降低了。這兩種變化都和人們對南極周圍開放海洋的了解相一致。

實際上,冰的底面比人們想像的要複雜得多。它被冰晶所覆蓋,這也是在冰架附近的海冰中可以看到的東西。不過在又小又厚實的阿梅里冰架上並沒有看到大量的水晶層覆蓋。

相反,冰架底部保持著清晰的沉積物痕迹。這很可能是幾個世紀前冰川從海岸瓦解,融入冰層所帶來的。所以冰晶想必只是暫時的附著物。

溫暖的「鹽水」排入空洞,冰冷的表層海水流出,冰晶體會影響熱量傳遞到冰層,海水在冰體末端混合….. 這些內容在目前的氣候系統模型中都沒有被融入進來。

研究人員尚不清楚這片隱藏的水域是否在世界整體海洋的循環運作中發揮了重要的作用,但它們肯定影響了上層的冰架。

而冰架的壽命以及它們對南極大規模冰蓋的支撐仍是科學家所關心的最重要問題。


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