全站搜尋 電子雜誌搜尋

AD

ad970250
Mar. 08 2019

科學家下修海平面上升的結果,我們有變得更安全嗎?

1
  • 南極的派恩島冰河。 PHOTOGRAPH BY MICHAEL MARTIN, LAIF/REDUX

  • 南極的大英國協冰川。Eli Duke, via flickr, (CC BY-SA 2.0)

AD

ads-parallax

而更令人吃驚的是,在這種失控的情境下冰將會非常迅速地後退,光是南極洲本身,到2100年以前就能造成海平面上升大約91公分,這速度比先前預測在本世紀末只會上升幾公分的結果要快上許多。

不過2月6日發表在《自然》期刊的兩份新研究卻暗示,未來數十年發生的退卻程度可能更為保守。這兩份研究修正了海平面到2100年前上升量的估計,並建議說在「最糟」情境下,南極造成全球海洋的上升量大概在7.6到40.6公分。

若再加上其他過程所造成的海平面上升,例如海洋因暖化而膨脹(可能增加25.4公分),山岳冰河融化(大約15.2公分),以及儲存在陸地的湖泊與河川裡的水文變化(2.5到1.2公分),得到的總量會介於略低於61公分和稍高於91公分之間,還是個令人氣餒的數字。

兩份研究的作者都說,雖然數字下修,但情況還是非常不樂觀。增加的水量還是非常巨大,足以溢上海岸,從波士頓到上海等各個城市都會受害。不過海平面上升所帶來的最激烈衝擊,他們說,可能只在本世紀結束後才會發生,這給世界各地的社區更多時間來適應。

此外,格陵蘭和南極冰原的改變也可能造成全球氣溫、海洋環流和氣候系統其他部分的偏移,其中一份研究的第一作者,惠靈頓維多利亞大學南極研究中心的氣候科學家尼克.高利奇(Nick Golledge)說。

「對海平面的估計也許不像我們想像的那麼糟糕,不過氣候的預測卻是更差。」高利奇說。

等等!冰原多快會消失?

每年有愈來愈多證據指出,格陵蘭和南極的冰原正在變小。不過科學家和各地關注未來的社群最想解決的問題是:冰原會變得多小?還有多快會變小?

而答案的迴響將跨越到科學社群之外。如果帛琉的居民在2100年將面臨有額外91公分的水濺到門階上的情況,他們需要儘早知道。

為了回答這些問題,科學家必須發展能模擬冰原行為變化的電腦模型。而為了檢查做得對不對,科學家會拿模型的結果與真實觀測做比較。

但是直到最近才有衛星被發射到太空中,從遠處精確評量冰原,對脫落的冰量也才有了具體的概念。這些資料也只能回溯到幾十年前,只能算是地球歷史一眨眼的瞬間。

所以科學家回頭檢視過往時期,直到如大約340萬年前的上新世(Pliocene),或是將近12萬年前和現在一樣暖或更暖的上一次間冰期(Last Interglacial),測試這些時期的模型,是否符合過去我們所了解的冰原融化和海平面上升的情形。

一份由麻薩諸塞大學和賓州州立大學的研究人員所做的研究發現,他們模型裡的冰原只有在加入「海洋冰崖不穩定性」(marine ice cliff instability)的機制才能符合過去的資料。

這個概念很簡單:冰是像鋼或木頭一樣的物質,只能容忍一定程度的應力,再大就會彎曲或斷掉。許多格陵蘭和南極的冰原向外伸展到四周的海裡,有如蘑菇的傘蓋漂浮在水裡一般。冰原邊緣的部分是被冰棚的長舌支撐著,這樣有助於保持它們後面冰層的穩定。不過如果那些冰棚不見了,它們會在尾波裡留下高崖屹立在海上或岩石上,而如果那些冰崖超過91.4公尺,後面的冰就會弱化,折斷成非常巨大的冰塊。

這個叫做「海洋冰崖不穩定性」(MICI)的過程,在格陵蘭的雅各布港冰河(Jakobshaven)似乎正在發生,一個底部有支撐的冰棚融掉後造成後面冰河退卻的更快,「就好像和冰原之間的拉鍊被拉開了。」沒有參與這項研究的賓州大學氣候科學家理查.艾利(Richard Alley)在一份電子郵件裡寫道。

MICI在南極還不曾被觀測到,那裡的冰河規模大很多。不過如果MICI在那裡被觸發,作者認為某些像南極西部的斯維特(Thwaites)或派恩島(Pine Island)那樣的大型冰河的倒塌,可能迅速且不可逆地接著發生,在後續幾百年裡將帶給海洋額外274公分高的水。

這些數字比先前大多數的估計還要大而且更快成真。所以整個科學社群裡的研究人員開始問:真的有MICI嗎?它可能影響南極西部的大型冰河嗎?那些冰河有的至少是雅各布港的十倍大。

「問題是它還不曾在南極被觀察到,當然在這種尺度也沒發生過,」沒有參與這項研究的比利時布魯塞爾自由大學(Free University)的冰河學家法蘭克.派坦(Frank Pattyn)說:「我們都在問這種機制放到較大的冰河還管用嗎?」

↑↑↑↑↑冰山分裂片。一塊約有六分之一個台灣大的巨型冰山從南極洲西部的拉森C冰棚分裂了出來。

模型需要MICI嗎?

倫敦國王學院的氣候科學家譚辛.愛德華(Tamsin Edwards)在閱讀論文原文後,馬上想到是否能用仔細且複雜的數學來更好地確認MICI發生的可能性。

她當時正在法國格勒諾布爾(Grenoble)訪問,就在處於雪峰之間的辦公室裡開始建立模型,使用統計數字挖掘出不同的物理過程,如何影響冰棚整體的形狀、大小和行為的細節,時間則包含過去地球氣候歷史上的熱點,以及衛星資料能精準指出冰原融化量最大地點的現代時期。一旦她得到的模型結果能符合描述過去和現在的數據,她會更有信心能做好對未來的預測。

她發現當模型把MICI的部分「關掉」後,還是能得到與過去和現在冰原重建後相符合的結果。

這不代表MICI不存在,她說。不過的確表示要做更多工作才能了解它如何、為何以及何時會發生。

而當她和同事檢視沒有MICI的模型,預測出的冰原未來狀況時,她們發現在聯合國氣候變遷政府間專家委員會(IPCC)所評估的RCP8.5情境下(通常被指為最糟情境),在2060至2070這十年間,海平面上升會暴漲,但是也不會超過40.6公分。

南極的大英國協冰川。Eli Duke, via flickr, (CC BY-SA 2.0)

冰原融化與全球暖化

由高利奇所領導的團隊在另一個獨立的分析裡發現,他們的冰原模型結果和現代以及上一個間冰期的紀錄比起來相當接近,而MICI也是被模型排除掉的因素。他們發現僅靠著暖水浸泡著冰原的底部,就足以讓冰原的關鍵部分融化掉。

他們也使用這個模型來預測未來數十年間,格陵蘭和南極的冰原將如何加速融化。如果這個世界繼續無節制地燃燒溫室氣體,就像最糟情境的設定那樣,作者群預測這二個冰原在2100年前,會為全球海洋增加大約25.4公分的高度。

這個數字和IPCC在2013年所做的完整報告中,對最糟情境的預測差不多,那個結果顯示大約有22.8公分的海平面上升,是來自格陵蘭和南極的貢獻。

海平面上升的估計也許變小了,但是冰原融化對氣候影響的整體情況卻是更加嚴峻。

為了知道極地冰融的衝擊會如何影響距離遙遠的其他地區的氣候及海洋,高利奇和同事也把他們的冰原模型和全球氣候模型連結起來(過去冰原模型一向是分開運算,主要是因為電腦尚未強大到足以將二者連結起來)。

他們發現冰原產生的變化會深深影響全球氣候,像是減緩海洋主要環流路徑、讓世界各地的氣溫產生偏移,以及使氣候每年更加變化無常。

「發生在南極的事不會只局限在南極,這是模型明明白白顯示的。」派坦說。

而衝擊已經從兩極地區向外擴散。「在我們生活的這個年代,過去這幾年已經看到極端天氣事件變得愈來愈常見,」高利奇說:「處理平穩的暖化在各方面來說都比較容易。但是如果事情變得無法預測,而且年年差異極大,那麼社會要解決的問題就困難多了。」

未來的MICI

MICI存在嗎?答案還不是很清楚,並未參與這些研究的加州大學爾灣分校冰雪圈科學家馬修.摩力根(Matthieu Morlighem)說。不過,科學家正積極地投入解決這個問題。

「大家最想要的就是找出格陵蘭和南極每一條冰河都適用的定理,它能說明冰河是如何崩解和改變。」摩力根說。

而我們當然也不該將MICI排除在外,艾利說:「如果暖化的程度足以除去南極西部斯維特冰河的冰棚,迫使冰原後退到更深的盆地裡,崩解的冰崖可能會比發生在雅各布港的更高、更寬,而這件事所產生的更高的應力,根據眾所周知的物理定律,預計會讓破裂的速度變快,」他寫道:「因此後退的真正機會要超過某個臨界值會變得非常迅速。」

 

延伸閱讀>>南極氣溫可能已創歷史新高 / 存放南極100年的水果蛋糕,還可以吃嗎?

SEP. 2019

北極資源爭奪戰

2036年,北極無冰

北極資源爭奪戰

AD

熱門精選

AD

ad970250
Subscribe
立即訂閱
keyboard_arrow_up