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格陵兰岛:死缓之地仍能申诉?
Lee    来源社团:MoMoKe工作室
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【摘要】气候变化一直是人们热切关注的问题,而极地的变化则是全世界人民关注的焦点。近年来,科学家们在极地方面做出了大量的研究,其中作为第二大冰雪覆盖岛屿的格陵兰岛是科学家研究的重点。然而,研究的结果到底如何?他们又通过什么样的方式进行着这些研究?研究背后的内容又给我们带来了什么样的消息?

“2019年的冬季似乎来得比以往更早一点!”通过网络看到一幕幕来自各地雪花飘落的场景,这是我最强烈的感受。不由地,我点开新页面,在上面郑重敲着几个字,有些期待,也有些恐慌。转圈圈的状态结束,熟悉的景象——远处的蓝天与近处白皑皑的冰块连成一片,这里,并不像它名字一样绿意盎然,相反,它漫天白雪。它是除南极洲外最大的冰雪岛屿——格陵兰岛(Greenland)。这座处在世界最偏僻一角的古老岛屿,在时间长河中,静静地维系它独特的生态系统。

几百年前,漂流而来的红发埃里克带领着因纽特人在这里留下人类生存足迹,他们忠实而又小心翼翼遵循这里规则生存繁衍,对格陵兰岛没留下太多影响。但现代人类活动领域的扩大,使自然受到明显影响。气候变暖是个痛心的话题,如果说人类导致的气候暖化影响格陵兰岛,那格陵兰岛冰盖近三十年来出现的迅速融化无疑抓住了人类命门。如果这里的冰盖全部融化,整个世界的海平面随之上升7.4 m,这将是一个可造成世界末日的数字。

一直以来全球各地的科学家们密切关注着格陵兰岛的冰盖变化,他们希望能够准确预测冰盖消融的过程,掌握对未来的主动权。科学家注意到在更为早期时,也存在更新岩时期的冰盖消长。对于现在的状况,是地球自身演变的规律,还是我们一手造成的恶果,未来的不久它会真的消失么?一场看似已经宣判死刑的格陵兰岛还有申诉的希望?这是科学家们正在治理研究的目标。

“谁找到了过去,谁推演了未来”

“预测未来最好的方法之一就是寻找过去的线索。”

这是来自英国亚伯大学的Neil Glassr在近期的《Nature》中进行了一次关于格陵兰冰盖研究的评述,引起他关注兴趣的是在2016年12月份《Nature》推出的两篇有趣的报导。两个研究团队采用同样方法的研究,得到了两个截然相反的结果。如果把Joerg M. Schaefer的团队和Paul R. Bierman的团队聚在一起,他们会不会激烈地争吵一番,甚至大打出手呢?当然,对科学家们来说,他们更喜欢以理服人,而不是其他激进的方式。当然,这种争论在现代冰盖学的发展中是层出不穷的。

现代冰盖学(Present Glaciology)是指采用了一系列先进新颖的手段方法对冰盖及所有冰体进行研究的领域。科学家们会借用雷达测量冰厚、冰盖温度、冰层结构和冰盖活动,也会借用航空遥感技术测冰雪分布、雪线位置、冰盖运动速度、冰盖进退变化等。借助同位素法测古气候、年龄及冰盖积累量是他们一直以来常采用的方法。方法虽很多样,但他们目的只有一个,找到冰盖过去线索,推演冰盖的未来。

目前的气候模型表明,冰盖融化仍是未来几个世纪海平面上升的主导原因,但人们对125,000年前的间冰期冰盖变化的了解仍然是零碎的。他们利用了大量代理证据(proxy evidence)来重建过去格陵兰岛屿的气候条件。

“就目前这些稀疏的代理数据而言,关于格陵兰岛在更新岩时期的气候状况的分析是相当有争议的。”即便科学家们获得了很多宝贵的代理数据,美国哥伦比亚大学的Schaefer教授还是给出了很冷静的看法。当然,佛蒙特大学的Bierman教授和他的研究团队在这一点的认识上也是样的看法。

“现在的地质数据和模型实验远没有解决格陵兰冰盖在温暖的间冰期期间是否消失或大幅塌陷的疑问,这种不确定性大部分是因为研究使用的地质数据主要来自这些年代久远的间接代理数据。如果存有最直接的数据,那它们就是埋在深厚的冰盖之下。”

正因如此,Schaefer团队尝试通过深埋于冰盖下的基岩里宇宙成核因素(cosmogenic nuclides)来找到能有效反馈格陵兰岛在过去更新岩时期冰盖消长状况的有力证据。Schaefer用到的方法就是用核素含量和表面冰盖覆盖的相互关系确定不同时间、尺度下的冰盖的消长状况。

Bierman等人搜集位于格陵兰东部边缘附近的海洋沉积物中的10Be和26Al的变化。10Be的低浓度数据表明源自这些位置的沉积物有效屏蔽了宇宙射线。在过去的750万年中,大型冰帽也正是这些沉积物的来源,可能连续地存在于东格陵兰岛。他们还观察到10Be和26Al的长期下降,这意味这格陵兰岛冰盖量在逐渐增加,而不是彻底的消退。

Schaefer等人认为格陵兰岛中心地带的基岩样品更具代表性,因为它们不能从其他地方运到现在的位置,这些样品中存在的10Be/26Al可作该位置冰盖消退的直接证据。他们通过数值模型分析10Be和26Al的比例和浓度,认为在去110万年中,基岩处在无冰的状态约28万年。

“虽然双方的结论似乎是矛盾的,但如果在冰盖消退的过程中仍有小量的冰帽存在,结果就可以调和。”法国洛林大学的Pierre-Henri Blard和马赛大学的Guillaume Leduc在这次的学术争论中,也给出自己的看法。他们认为这两种情况可以出现在同一时期,只要按照他们的推测。事实上,以前模拟表明,即使95%的格陵兰冰盖融化,冰盖余下的部分(由虚线的白线所包围)仍将在东部高地持续存在。而图中黑线部分表示了当前冰盖的大致程度。

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图1 |格陵兰岛下冰盖地形及其冰盖消退。

Neil教授并不满足于两者简单调和,他指出该领域科研工作中三个迫切的挑战。首先,必须设法调和冰盖在过去这两个看似矛盾的模拟。第二,必须去了解冰盖演变的动态过程,使引发格陵兰冰盖的体积巨大而迅速变化成为可能。第三,需要评估这种变化是否会在不久的将来再次发生。

在现代冰盖学研究中,最后谁真正找到了过去,谁才有可能推演出真正的未来,目前来看,还没有一个人可以给出准确的答案,但科学家们不会因此停止探索,因为这是一个与我们人类生存息息相关的话题。

“冰与科学的故事还有很多”

2017年8月份,来自中国最北部的漠河收到了今年冬季第一份礼物——雪,这给很多人带来美好回忆。不过,这场雪并没有掩盖所有不开心的消息,南极上空的雪花开始慢慢减少。有人会问,雪的减少意味着什么?这意味着南极大陆表面积雪可能比我们想象的要少很多。这会改变研究人员对气候变化如何影响冰盖存在方式的理解,包括对未来海平面上升的估计。

“如果南极变暖可能发生,那么从经典理论看,空气温暖,会增加湿度,所以我们预期的应该是降水量增加”。

Alexis Berne和他的合作者们关注到这一点,他们发现风会诱使积雪减少。正常情况下,积雪在落地后逐渐演变成冰块,增加冰盖的覆盖量。然而,气候变化造成风频繁出现,这加速雪花挥发,从而和之前预测的效应互相抵消。对研究人员来说,这是非常新奇的发现,他们认为这将在预测南极冰盖损失方面发挥重要作用。

天各一方的格陵兰岛也有相同状况,科学家们正希望通过对横亘在南北两极的这两块巨大岛屿进行类似状况模拟分析,以便得到更有指导意义的数据。“冰盖相对较小,这与南极状况是不一样的,但是这里也会有些风沙,”谈到格陵兰岛,Berne指出“如果你发现降水来了,那意味着雪的升华也伴随而来。”

科学家们对自然观察可谓无微不至,仰天看雪外,还有人会听风。Bern教授指出来自大洋的季风是加速冰盖融化的驱动力之一,而比利时鲁汶大学的K. Van Tricht则寻觅到了悬在格陵兰岛上空云层异样的气息。“在这里,我们使用主动卫星观测,运用气候模式数据和积雪模拟的独特组合,发现相对于晴空,云层出现时期增强了约三分之一的融水径流量。”

融水增加主要是因为格陵兰冰盖表面质量平衡(surface mass balance, SMB)的减少,它与格陵兰冰盖表面熔化程度和体积增加密切相关。Tricht教授发现格陵兰冰盖的云层正通过一种新途径来响应这种能量,不仅液体云,而且仅有冰组成的云也显著增加辐射流入表面,减少格陵兰冰盖的SMB。通过该途径,云层可以减少融化后的水的重新冻结,而不是直接增加表面熔体,从而加速暴露和增强融水流失。

一系列研究只在说明一个问题,冰盖融化在全球气候变暖这一推手下显得更为迅速,科学家们也在努力研究气候变暖规律,而这一幕后推手引起的一连串因果相当可怕。

 “海德娜掀起的愤怒”

在因纽特人独特的神话体系中,海德娜是这片海域的海洋女神,因纽特人世代遵循着自然的法则。他们相信只有这样,栖息之地才会得到海德娜女神的庇护。然而,人类不计后果的开发,造成全球气候变暖这一“恶果”无疑惹怒这位女神。

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图2 |欧洲未来预测的模拟图像

“英国伦敦这座城市将只留下历史记忆;意大利美丽的威尼斯将被亚得里亚海‘收回’;在这个数千年后的大灾难剧‘脚本’中,荷兰将被海水吞没、丹麦大部也将不在;与此同时,东部地中海的涛涛海水将漫过土耳其海峡,让黑海和里海面积大幅扩张。”

科学家们正在这张模拟的欧洲未来景象图面前,讨论我们的世界到底会变得多么糟糕。二十多年来,洪水频繁地席卷着整个欧洲大陆。这在人类漫长文明期中,也从未像这个时代一样,出现如此频繁的洪水。在因纽特人的眼里,这一定是海德娜在一次次地对人类宣泄愤怒。但科学家们需要像勇士一样需要直面这个棘手的问题,他们需要查明这一连串突发洪水背后的科学真相,预测它,解决它,并在下一次洪水来临之前做好最充分的准备。2003-2004年的冰川溃决洪水是一次严重的洪灾,通常冰川地区的湖中的进入积水汛期时,还会夹杂大量的破碎冰块,这会增加洪水冲击的能量。

“来自山地冰川地区的冰川封闭的湖泊的突然爆发可能是最严重洪灾。”

这是丹麦哥本哈根大学的Aslak Grinsted的研究重点,他的团队聚焦在了东格陵兰岛的斯科斯比松峡湾的一座岛屿上。每当大量的冰川融水流出,会积聚在这里,过多的积水无疑会引来突发的洪水灾难。Aslak教授和他的团队通过卫星监控收集了近些年在洪水爆发前后这里的状况,他们希望通过这些数据来得出一些结论用来更好地分析这些洪灾的成因。

“当湖面上升到冰湖可以被湖水漂浮起来的临界值时,就会发生突发洪水。”Aslak教授结合了当下关于冰湖溃决洪水的最新理论,给出了这样的判断。同时他预测下一次到达2003-2004年的洪灾时间会在2023年的7月。

这仅仅是一个保守的估计,无疑格陵兰岛附近漂浮的冰坝,冰盖等的收缩将会加剧海德娜下次惩罚的时间。

“地球除我们之外,还有他们生生不息的故事”

全球气候变暖的直观体现自然是两极冰川的消融,而这一连串的变化中,生态系统的变化首当其中,而人类的生活也受到了很多影响,除此之外,这里的其他住户们也遭受了巨大的变动,甚至是灭顶之灾。

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图3|不同地域的因气候变化导致的灭绝风险。

早在1981年,“气候变化之父”James Hansen从天气变化的特征信号中预测到了气候变化的趋势,并首次让公众意识到了人为排放的温室气体对气候产生的重要影响。而在三十年后,美国康涅狄格大学的Mark C. Urban和他的团队意识到了气候变化对生物多样性的影响达到类似的临界状态。

“气候变化带来的灭绝风险不仅会增加,而且会随着全球气温每上升一度而加速。 如果我们现在不采取行动来限制未来的气候变化,那么由气候变化引发的灭绝的信号就会越来越明显。”

而在这些邻居遭到侵害的状况下,我们人类也不能独善其身。“我们证明物种重新分配对经济发展、生计、粮食安全、人类健康和文化的严重后果,我们记录了关于气候本身的反馈。”澳大利亚塔斯马尼亚大学的Gretta T. Pecl和他的合作者们指出气候变化生物多样性的分布和对人类生存的影响。

万物生长,是地球上的生灵代代连绵不息的故事。这个世界的住户不止是我们人类,还有他们。未来的故事,无论缺少谁都会导致故事的精彩性降低。

“未来之辩”

从遥远的太空看,地球是颗美丽的蓝色星球,对我们人类来说,这颗蓝色星球上的那片片青绿的生机和厚重黄褐的土地是最为重要的栖息之地,那是我们赖以生存繁衍的地方。如今,全球气候变暖,两极冰川迅速融化,物种的减少甚至灭绝,都在威胁着我们的家园。如果没有采取有效措施,我们的家园最后也会灭绝。这片已被叛死刑的格陵兰岛最终也只能哀叹最终之日的到来。

-完-
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流年染尘 2020-11-04 15:01
非常好
嬔凡 2020-11-04 12:48
棒棒哒
科普作品
格陵兰岛:死缓之地仍能申诉?
Lee

学校:武汉萨恩斯科技有限公司

学历:硕士研究生

专业:高分子材料

社团:MoMoKe工作室

职业:产品经理

评委点评 评语汇总

一个名字与实际情况严重背离的地方的地质与气候变化牵动着人类的未来,冰盖的故事与海德娜的传说共同勾勒出格陵兰岛的神秘与向往,全世界的科学家关注的热点地区自然需要进行深入研究,本文通过科学角度描述了格陵兰岛冰盖的演替模式与学术争论,故事性强,结构合理,语言具有相应的文学美,是一篇不错的科普文章。

2020-11-09 23:50 匿名 ——

聚焦科学家对于格陵兰岛冰盖等的研究,探讨与气候变化相关的诸个问题,介绍了一些时新的科学观点,较有启迪意义。但是叙述不够简练,行文略显拖沓,有些地方条理不是很清晰。

2020-11-09 22:42 匿名 ——

本文介绍了科学家们对格陵兰岛的科研工作,在全球气候变暖的今天,格陵兰岛的未来对人类尤为重要。但作为科普文章而言文字通俗性稍显欠缺,希望加以改进。

2020-11-08 23:33 匿名 ——

气候变化是人类发展遇到的一大难题,而格陵兰岛的冰盖消融现象更是带给人忧思和探究动力。本文就是作者对科学家关于格陵兰岛的科研探究进行了科普,对具体的探测方法和研究过程进行了介绍。文章内容逻辑清晰表达严谨,但文学发挥较少因此略显枯燥,希望作者在这一方面有所改进!

2020-11-03 21:57 匿名 ——

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