冰川學家繪制首張全南極冰蓋“退卻地圖”南極陸地冰三十年凈失面積驚人

美國加州大學爾灣分校牽頭的一項為期30年的綜合研究顯示，南極大陸邊緣與海洋接觸的陸地冰在部分脆弱區(qū)域出現(xiàn)顯著退縮，過去三十年凈失去的“著陸冰”面積累計達到約1.28萬平方公里，相當于“大洛杉磯地區(qū)”面積的十倍。研究結(jié)果表明，雖然南極大部分冰蓋目前依然穩(wěn)定，但關鍵區(qū)域的快速消融正在為未來海平面上升埋下隱患。

這項研究由加州大學爾灣分校冰川學家主導，聯(lián)合美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）等機構(gòu)，利用了來自多國航天機構(gòu)和商業(yè)公司的合成孔徑雷達衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對1996年以來南極冰蓋“擱淺線”（即冰蓋從陸地過渡到接觸海水位置的分界線）進行系統(tǒng)追蹤，并據(jù)此繪制出首張覆蓋整個南極、跨越三十年的擱淺線遷移地圖。論文已發(fā)表于《美國國家科學院院刊》。

研究發(fā)現(xiàn)，自1996年以來，南極約77%的海岸線區(qū)域擱淺線位置基本未發(fā)生遷移，顯示出高度穩(wěn)定性；但剩余約23%、主要位于西南極、南極半島以及東南極部分區(qū)域的冰川則出現(xiàn)了集中而劇烈的退縮，共計損失了約1.282萬平方公里的陸地冰，平均每年約退縮442平方公里，折算下來，約每三年就會減少一塊相當于“大洛杉磯地區(qū)”面積的著陸冰。研究團隊指出，這些區(qū)域也正是暖海水更容易侵入冰下、對冰蓋底部產(chǎn)生融蝕的“傷口地帶”。

在變化最劇烈的阿蒙森海與蓋茨（Getz）冰川等西南極區(qū)域，多條主要冰川的擱淺線在三十年間退縮了10至40公里不等，其中松島冰川（Pine Island）后退約33公里，被稱為“末日冰川”的思韋茨冰川（Thwaites）后退約26公里，史密斯冰川（Smith）則驚人地后退了約42公里。研究人員形象地將這種局部快速退縮比喻為“一個沒有到處被扎破的氣球，但在被刺穿的地方，傷口非常深”。

此次成果依托的是一個跨國、多源的衛(wèi)星“拼圖”。研究團隊匯集了歐洲空間局ERS-1/2 和 Sentinel-1、加拿大的 RADARSAT 1、RADARSAT 2 及“星座任務”、日本的 ALOS/PALSAR 與 ALOS/PALSAR-2、意大利 COSMO-SkyMed、德國 TerraSAR-X、阿根廷 SAOCOM 等多項任務數(shù)據(jù)，同時也首次大規(guī)模利用了商業(yè)合成孔徑雷達數(shù)據(jù)。美國宇航局通過其“商業(yè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)獲取計劃”（CSDA）提供資金支持和數(shù)據(jù)訪問，包括來自空中客車美國公司和位于爾灣的 ICEYE US 等企業(yè)的資料，芬蘭 ICEYE 總部則在研究團隊此前對思韋茨冰川快速退化的監(jiān)測項目中就已與加州大學爾灣分校保持長期合作關系。

論文合著者、加州大學爾灣分校地球系統(tǒng)科學項目科學家伯恩德·紹伊赫爾（Bernd Scheuchl）表示，這項工作標志著美國宇航局商業(yè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)計劃在極地研究領域的一個“里程碑式成果”，證明商業(yè)合成孔徑雷達數(shù)據(jù)可以有效補充各國航天機構(gòu)的長期觀測計劃，通過“虛擬星座”的方式，為關鍵區(qū)域提供接近“日更級”的遙感監(jiān)測能力。

研究人員指出，目前他們能夠較好地用暖海水侵入冰蓋底部的機制來解釋大部分退縮模式，尤其是在阿蒙森海和貝林斯豪森海附近的冰川區(qū)域。然而，在東北南極半島一帶，多條冰川的擱淺線同樣出現(xiàn)明顯后退，卻尚未發(fā)現(xiàn)暖水侵入的證據(jù)，這一“反常”現(xiàn)象背后的驅(qū)動因素仍是未解之謎。在該地區(qū)，多塊冰架在研究期前已先后坍塌，包括 Edgeworth 冰川在內(nèi)的多條冰川明顯退縮：Edgeworth 冰川后退約16公里，Hektoria、Green 和 Evans 等冰川的崩解前緣分別比1996年的擱淺線位置向后推進了21公里、16公里和9公里。

這份貫穿三十年的南極擱淺線記錄，被視為未來一代冰蓋數(shù)值模型檢驗自身可信度的“基準尺”。加州大學爾灣分校地球系統(tǒng)科學杰出教授、論文第一作者埃里克·里尼奧（Eric Rignot）強調(diào)，任何試圖預測未來海平面上升的冰蓋模型，都必須先在這一真實觀測記錄上“對得上號”，否則其邊界條件或物理機制就需要重新審視和修正。這套記錄同樣有助于厘清不同方法在東南極質(zhì)量平衡評估上出現(xiàn)的分歧，并準確標定南極各區(qū)域正在發(fā)生質(zhì)量流失的位置與規(guī)模。

里尼奧表示，目前的結(jié)果一方面證明大約四分之三的南極冰蓋仍“高度穩(wěn)定”，在短期內(nèi)為全球海平面提供了某種“緩沖”；但另一方面，已出現(xiàn)快速退縮的區(qū)域則清晰地展示了如果海洋和大氣持續(xù)變暖，南極冰蓋在未來可能如何響應的“預告片”。他指出，“某種程度上，我們也許該慶幸眼下并不是整個南極都在同時作出劇烈反應，否則我們面臨的局面會嚴峻得多——但下一步會走向何方，仍取決于人類接下來如何應對氣候變化。”

據(jù)介紹，本項研究團隊成員來自加州大學爾灣分校、美國宇航局噴氣推進實驗室、法國格勒諾布爾大學、西雅圖華盛頓大學，以及芬蘭 ICEYE 和美國 ICEYE 分部等多家機構(gòu)。研究由美國宇航局提供資助。加州大學爾灣分校方面表示，這一成果也展現(xiàn)出該校在地球系統(tǒng)科學、極地研究與多機構(gòu)協(xié)同上的綜合實力。