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2018年6月13日，《自然》（Nature）期刊发表来自全球研究小组和科学家的多项研究成果，分析了南极冰川过去的变化趋势、南极冰川变化的原因与机制以及未来选择对南极和全球的影响。本文对研究成果的主要结论进行整理，以供参考。

1 南极冰盖的融化导致海平面上升速度在过去5年增加了3倍

最为重要的一项研究成果题目为《1992—2017年南极冰架的质量平衡》（Mass Balance of the Antarctic Ice Sheet from 1992 to 2017），来自名为“冰盖质量平衡相互比较”（Ice Sheet Mass Balance Inter-comparison Exercise，IMBIE）的大型气候评估项目，由44个国际组织的84名科学家结合了24项卫星观测进行评估，得到了迄今为止最完整的南极冰盖变化图景。研究结果表明，自1992年以来，南极冰盖的融化使全球海平面上升了7.6 mm，其中2/5的海平面上升（3.0 mm）发生在过去5年。

在2012年之前，南极洲的冰以每年760亿吨的稳定速度发生损失，对海平面上升造成每年0.2 mm的贡献。但这一数字在2012—2017年增长了3倍，即南极大陆每年损失2190亿吨冰，对海平面上升的贡献达到每年0.6 mm。南极大陆冰的损失是由西南极洲和南极半岛的冰川损失加速，以及东南极洲冰盖增长减少共同造成的。①西南极洲的变化最大，冰川损失从20世纪90年代的每年530亿吨增加到2012年以来的每年1590亿吨。其中，大部分冰川损失来自派恩岛（Pine Island）冰川和思韦茨（Thwaites）冰川，那里由于海冰融化而迅速退缩。②在非洲大陆北端，南极半岛的冰架崩塌导致自21世纪初以来每年冰川损失增加250亿吨。③东南极洲冰盖在过去25年保持近平衡状态，平均每年仅增加50亿吨冰。

为这项研究提供数据的卫星任务包括欧洲航天局的欧洲遥感卫星ERS-1和ERS-2、欧洲环境卫星Envisat、测冰卫星CryoSat-2、“哨兵”计划卫星Sentinel-1和Sentinel-2，日本宇宙航空研究开发机构的高级陆地观测系统，加拿大航天局的RADARSAT-1和RADARSAT-2卫星，美国国家航空航天局（NASA）的冰、云和陆地高程卫星，NASA/德国航空航天中心的重力恢复与气候实验卫星（GRACE），意大利航天局的COSMO-SkyMed卫星和德国航空航天中心的TerraSAR-X卫星。

2 数十年卫星监测显示南极冰川的损失

英国利兹大学、美国加利福尼亚大学和马里兰大学的研究人员发表题为《南极冰冻圈的趋势与联系》（Trends and Connections Across the Antarctic Cryosphere），回顾了几十年来的卫星测量，揭示了南极冰川、冰架和海冰变化的原因，解释了冰架变薄和塌陷对海平面上升的影响机制。研究指出，尽管南极洲周围的海冰总面积在卫星观测时代几乎没有变化，但20世纪中期以来船载观测显示海冰总面积长期的下降趋势。冰架变薄速度最快的区域位于西南极洲的阿蒙森海（Amundsen）和别林斯高晋海（Bellingshausen），1994—2012年损失了10%~18%的冰架。目前已有150多项独立研究试图确定南极大陆损失的冰，同时，卫星观测提供了越来越详细的海冰覆盖图，以便绘制出海冰的范围、年龄、运动和厚度。主要研究结论包括：①南极大陆被约1550万km2的冰覆盖，这些冰在过去几千年的降雪中不断累积。新雪的重量使下层的旧雪被压缩，形成了坚实的冰。②冰川在其自身重力作用下沿着冰盖流动，最终流向海洋失去了与基岩的接触，形成了大约300个大陆边缘的浮动冰架。这些冰架包含的冰约占南极冰的10%。③在南大洋，随着海水的冻结与融化，海冰面积也发生着扩张与收缩。在冬季，海冰覆盖面积扩张至1850万km2，厚度增长至约1 m。④据机载雷达观测，南极冰盖厚度达4897 m，如果全部融化将可能使全球海平面升高58 m。

3 冰芯记录揭示了过去80万年的南极气候历史和大气成分

美国俄勒冈州立大学的研究人员发表题为《从冰芯看南极和全球气候历史》（Antarctic and Global Climate History Viewed from Ice Cores）的文章指出，冰芯记录揭示了过去80万年的南极气候历史和大气成分。数据显示，在多个尺度上，温室气体、气溶胶与全球气候之间存在着紧密的联系，证明了南极洲和其他地区之间的遥相关关系，揭示了目前大气成分及其自然变化范围。目前正计划在极具挑战性的地点进一步取芯，以寻找较旧的冰层，并揭示大约一百万年前冰川周期（4万年~10万年）的潜在变化机制。

4 末次冰盛期之后西南极洲的冰川退缩趋势曾发生意外逆转

美国哥伦比亚大学、北伊利诺伊大学和德国波茨坦气候影响研究所（PIK）等机构的研究人员发表题为《全新世西南极洲冰盖的大规模退缩和重新发展》（Extensive Retreat and Re-advance of the West Antarctic Ice Sheet During the Holocene）的文章，基于末次冰盛期之后冰盖退缩的重建资料来调整数值模式的参数，预测未来南极冰盖对海平面上升的贡献。研究表明，末次冰盛期之后西南极洲的冰川退缩趋势在距今1万年时发生了出人意料的逆转，这与以前的假设形成鲜明对比。事实上，冰川退缩过程本身阻止了其继续退缩，地壳上方冰的重量减少导致地壳被抬升，并触发了冰盖的重新增长。然而，这一机制的速度太慢，无法阻止南极洲冰川在目前和不久的未来将造成的海平面上升，只有迅速减少温室气体排放才能阻止海平面的继续上升。

5 海冰损失和海洋涌浪引发了南极冰架崩塌

澳大利亚南极局（Australian Antarctic Division）和美国科罗拉多大学等机构的研究人员发表题为《由海冰损失和海洋涌浪引发的南极冰架解体》（Antarctic Ice Shelf Disintegration Triggered by Sea Ice Loss and Ocean Swell）的文章指出，对于观测到的冰川崩塌事件，海冰损失导致海冰的缓冲保护作用出现更多的季节性缺失，引起脆弱的冰架外缘部分弯曲度增加，海洋涌浪使冰架达到其崩塌的状态。这种冰架外缘的崩塌引发了前几年多种因素影响下的冰架大范围解体，其关键先决条件是大规模洪水淹没和外缘压裂。

除Nature外，《科学进展》（Science Advances）上题为《底部通道驱动了活跃的表面水文条件和横向冰架裂缝》（Basal Channels Drive Active Surface Hydrology and Transverse Ice Shelf Fracture）文章也分析了冰架崩塌的原因。来自加拿大滑铁卢大学（University of Waterloo）、韩国极地研究所（Korea Polar Research Institute）和美国德克萨斯大学等研究机构的研究人员指出，冰架变得薄且脆弱，主要是因为温暖的海水进入冰架内的冰洞。该研究确定了冰架不稳定的机制，即冰架下方的底部海水通道导致冰层变薄，从而产生了垂直于水流方向的裂缝。这些通道还会导致冰面变形，进一步加剧问题。南极地区脆弱的冰架可能会加速海平面上升。

6 未来10年的选择将对南极和全球产生长期影响

由澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）领衔，来自6个国家的国际专家联合发表题为《选择南极的未来》（Choosing the Future of Antarctica）的文章，研究探讨了南极和南大洋未来50年的变化及其对全球其他地区的影响，结果表明，在未来10年做出的选择将对南极和全球产生长期影响。该研究考虑了2种情景：一是温室气体排放量未得到控制（高排放/弱行动情景），二是采取强有力的行动限制温室气体排放量，并制定政策减少人为因素对环境的压力（低排放/强行动情景）。①在高排放/弱行动情景下，到2070年，全球平均温度比1850年高3.5 ℃以上，南极洲和南大洋将经历广泛而迅速的变化，并进一步影响全球。南极洲主要的冰架发生崩塌，对2300年海平面上升贡献达0.6~3 m，海洋酸化和过度捕捞改变了南大洋的生态系统，无法有效管理增加的人类压力造成南极环境退化。②在低排放/强行动情景下，到2070年，全球平均温度限制在比1850年高2 ℃以内，南极洲的情况与当前相似，冰架得以保留，南极洲对海平面上升的贡献保持在1 m以内，南极大陆仍是20世纪末南极国家议定的“致力于和平与科学的自然保护区”。