探尋南極冰蓋融化“源代碼” 秘密有待揭開

日前有新聞爆出，英國南極調查局一個科研聯合團隊使用機載冰雷達觀測了南極點附近約5000平方公里區域，發現南極點冰蓋底部冰層正在融化，并推測融化現象可能是由于異常地熱引發。相關研究發表在科學警告網站上。

不僅如此，這些在冰蓋底下被融出來的水，好比在南極冰蓋下部涂的一層厚厚“潤滑油”，會沿著冰蓋底下的河流和湖泊流向南極洲的海岸線，進而影響到冰蓋移動方向，極有可能進一步影響到冰蓋的穩定性。那么，到底什么才是導致南極冰蓋融化的“源代碼”?科技日報記者就此采訪了相關人士。

異常地熱來源仍是待解謎題

冰蓋是指覆蓋著廣大地區的極厚冰層的陸地面積。南極大陸超過99%的面積覆蓋著平均厚度大于2160米的冰蓋，貯藏了地球表面72%的珍貴淡水資源。中國氣象科學研究院博士張通告訴科技日報記者，因為南極氣候寒冷，冰蓋表面融化的冰雪比較小，影響冰蓋變化的主要原因是底部融化。

不過最新研究發現的導致南極冰蓋底部融化的異常地熱來源，仍是待解的謎題。

英國南極調查局推測這個現象背后有兩個成因。調查局地理學家湯姆·喬丹認為，原因之一是冰蓋下的花崗巖含有鈾和鉀等放射性元素，這些放射性元素釋放出來的熱能加熱了冰蓋。但如果只有放射性元素發熱，熱度應該不足以讓冰蓋逐年下沉。所以喬丹推測背后還有另一個成因——冰蓋下方的巖床有斷層，這些被放射性元素融化、加熱過的水，很可能就像巖床中的溫泉水一樣，在冰蓋下方不斷循環、加熱，形成一個穩定發熱的熱源。不過這些都是針對已發現的現象提出的假說，真正的融化原因還需要更深入的研究和鉆探實測檢驗。更重要的是要擴大探測覆蓋范圍，才能真正探尋出南極冰蓋融化的“源代碼”。

藏在冰蓋底部的秘密有待揭開

這次在對南極點附近約5000平方公里區域的觀測中，使用了一種有別于遙感的探測手段——冰雷達。冰雷達或稱無線電回波探測，是冰川學家調查南極冰蓋冰下特征的主要方法。在過去幾十年里，冰雷達被廣泛用于測量冰蓋厚度、內部構造和冰下地貌，這些參數是計算冰蓋體積和物質平衡、重建過去冰雪積累和消融率以及冰蓋動力和沉積過程的基礎。但中國極地研究中心副主任孫波說，由于缺乏觀測數據，人類至今對冰蓋底部環境和冰—巖作用認知非常有限。

全球科學家對南極冰蓋研究了這么多年，至今對冰蓋變化現象的理解還是冰山一角。“已有的冰蓋變化科學理論無法解釋冰蓋如此快速變化的現象，科學家們感到非常困惑。”孫波說，正因如此，越來越多的科學家猜測，引發冰蓋不穩定的“隱形之手”應該隱藏在冰蓋的底部，一旦對冰蓋底部環境和過程的探測取得突破，南極冰蓋科學將有突飛猛進的發現。

但由于衛星遙感技術只能觀測到冰蓋表面信息，不能獲取冰蓋內部和底部的變化特征和關鍵過程，人類迄今無法準確理解和把握導致解冰蓋融化的關鍵過程和機理，也無法準確預測出冰蓋未來的變化。

然而，體量巨大的南極冰蓋任何微小的變化都會對全球海平面、水循環、大氣和海洋環流等造成明顯影響，進而引發一系列社會和環境問題。

冰蓋融化引發全球海平面加速上升，不僅對自然環境及生態系統產生深刻影響，更對全球沿海地區的社會經濟造成危害。一直以來，冰蓋融化與海平面上升問題，不僅是全世界科學家的研究熱點，更是人類共同面臨的嚴峻挑戰。從演化歷史來看，南極冰蓋曾多次發生數十年時間尺度內，冰量變化引發海平面快速上升數米的事件。

但由于對冰蓋融化理解的欠缺，使得全球海平面未來變化的精準預估問題，30年來一直困擾著科學家。

南極冰蓋是在變薄還是在增厚

如果南極冰蓋全部融化可造成全球海平面上升58.3米。但是在之前的報道中，說南極冰蓋融化的有之，說增厚的也有之，到底南極冰蓋是在變薄還是在增厚?

張通告訴記者，南極冰蓋增厚或者減薄由物質的增加和損失的量來決定，這在學術上叫“物質平衡”。物質的增加來源主要是降水(雪)，物質的損失有兩類，一類是冰蓋的融化，包括表面的融化和底部的融化，另一種是冰川流入海洋并最終消融。

過去30年里，隨著衛星遙感技術和冰蓋遙感觀測研究的深入發展，科學家對南極冰蓋正在發生的變化已經有了基本了解。衛星遙感最新研究表明，西南極冰蓋作為典型的海洋性冰蓋，物質流失呈現加速現象，冰川消退已是不爭的事實。而東南極冰蓋似乎陷入了“冬眠期”。“現在整個東南極，物質大致處于一個平衡或者稍微有些增加的狀態，即通過降水(雪)獲得的量要大于融化和流入到海洋里面的量。”張通指出，“判斷南極冰蓋增厚還是減薄，要看具體的地理位置。”

南極冰架減退誰是幕后黑手

在重力作用下，冰從南極內陸高原向海岸緩緩流動，其伸向海面的部分被稱為冰架，冰架斷裂則成為冰山，冰山最終在大海中消融。

在張通看來，因為和海洋接觸，冰架底部的融化要顯著得多，有些地方能達到幾十米每年。大部分區域在幾米每年到十幾米每年這個量級。

前幾年，北京師范大學全球變化與地球系統科學研究院院長程曉和團隊在收集了2005—2011年南極洲外圍地區逾萬幅雷達衛星的影像資料后，對這些海量的原始資料進行精細化分析解讀，精確測量了環繞整個南極面積大于10平方公里所有的冰架空間尺度在1平方公里以上的崩解事件。

“研究發現，南極大陸周圍一些大冰架緩慢增長的同時，許多尺度較小的冰架崩解加劇，正快速萎縮，這些頻繁發生崩解的冰架同時也在變薄。”程曉在接受記者采訪時表示，此前的研究表明，氣候變化下，更暖的深層水流入到南極冰架的底部空腔內，加劇了冰架底部消融導致冰架變薄。但他也指出，雖然業界已認識到冰架減退是南極冰物質損耗的主要途徑之一，但南極冰架崩解與底部融化對冰架減退的貢獻率以及相互聯系仍是一個未解之謎。