1966 年從海軍飛機(jī)上拍攝的一張失傳已久的照片，意外地成為了了解南極洲冰架崩塌原因及其對(duì)全球海平面上升意味著什么的關(guān)鍵。哥本哈根大學(xué)的科學(xué)家們將這些被遺忘的航拍圖像與現(xiàn)代衛(wèi)星數(shù)據(jù)相結(jié)合，追蹤了沃迪（Wordie）冰架緩慢而持續(xù)的崩解過(guò)程。他們的發(fā)現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)的認(rèn)知：導(dǎo)致崩塌的并非冰架表面的融化，而是更溫暖的海水從下方侵蝕冰架。

Wordie 崩潰前后對(duì)比圖（1966-2022）。圖片來(lái)源：Mads Domgaard

1966年11月28日，一架美國(guó)飛機(jī)飛越智利南端以南的南極半島。機(jī)上有一位攝影師，很可能來(lái)自美國(guó)海軍，他的任務(wù)是繪制下方冰凍的地貌。

然而，他捕捉到的東西卻意義非凡。他拍攝的照片中，有一張是沃迪冰架的照片，那是一塊巨大的浮冰。在接下來(lái)的30年里，這塊冰架幾乎完全崩塌。

它的崩塌釋放出巨大的冰塊，使其后的冰川自由流入海洋。這一過(guò)程可能導(dǎo)致海平面上升，尤其是在涉及更大冰架的情況下。

像沃爾迪冰架這樣的冰架，對(duì)冰川從冰蓋流向海洋起到了“剎車”的作用。當(dāng)冰架消失時(shí)，冰川就會(huì)失去這種支撐，開(kāi)始漂浮，并加速融化。 由于冰架的冰塊已部分或全部沉入海中，其對(duì)海平面上升的直接貢獻(xiàn)有限。另一方面，它們所保留的冰川冰位于陸地上，因此每一立方米的冰川冰都會(huì)影響全球海洋的水位。 盡管南極洲遙遠(yuǎn)，但像丹麥這樣的地區(qū)正受到重力作用導(dǎo)致冰架崩塌而導(dǎo)致海平面上升的嚴(yán)重影響。在南極洲融化之前，其冰塊有助于將海水向南拉。當(dāng)冰融化入海后，重力場(chǎng)發(fā)生了變化，導(dǎo)致北部海平面上升幅度更大。

雖然沃迪冰架相對(duì)較小，但它的崩塌是一個(gè)警示信號(hào)。南極洲擁有像龍尼冰架和羅斯冰架這樣的巨型冰架，這些冰架上承載著足夠多的陸地連接冰，如果它們崩塌，全球海平面將上升多達(dá)五米。

盡管南極洲感覺(jué)遙遠(yuǎn)，但那里發(fā)生的事情卻影響著世界各地的海岸線。由于引力的作用，南半球冰川融化可能導(dǎo)致丹麥等地及其他地方的海平面上升。

這張照片拍攝于1966年，成為記錄沃迪冰架緩慢崩解的一系列非凡照片中的第一張。如今，哥本哈根大學(xué)的研究人員將這些歷史航拍圖像與現(xiàn)代衛(wèi)星數(shù)據(jù)相結(jié)合，創(chuàng)建了迄今為止最詳細(xì)的冰架崩塌延時(shí)影像。

他們的研究發(fā)表在《自然通訊》上，揭示了這些崩塌是如何隨時(shí)間推移而發(fā)生的。這些數(shù)據(jù)為科學(xué)家提供了一個(gè)強(qiáng)大的新工具，可以探測(cè)到崩塌的早期預(yù)警信號(hào)，并更好地理解正在重塑南極洲并威脅全球海岸線的力量。

“我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)冰架即將崩塌的跡象，預(yù)計(jì)其他冰架也會(huì)觀察到這些跡象。但或許更重要的是，這些數(shù)據(jù)為我們提供了大量的線索，可以揭示崩塌的程度。這是一個(gè)全新的工具，我們可以用它來(lái)對(duì)面臨崩塌風(fēng)險(xiǎn)或已處于崩塌過(guò)程中的冰架進(jìn)行現(xiàn)實(shí)檢驗(yàn)，”該研究的主要作者、地球科學(xué)與自然資源管理系博士后Mads D?mgaard說(shuō)道。

研究人員表示，這些知識(shí)將增強(qiáng)海平面上升的計(jì)算機(jī)模型，并更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)海平面上升的時(shí)間，從而能夠以最有效的方式優(yōu)先考慮對(duì)氣候變化適應(yīng)的投資。

在研究中，研究人員使用了 1966 年至 1969 年間多次飛越 Wordie 時(shí)拍攝的圖像。 在分析歷史航拍照片時(shí)，研究人員采用了運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)攝影測(cè)量方法，該方法利用重疊的照片來(lái)計(jì)算景觀或物體的精確三維模型。 通過(guò)分析照片之間的透視差異，可以高精度地測(cè)量高度和距離，從而追蹤冰面、厚度和速度隨時(shí)間的變化。

研究人員利用一種名為“運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)攝影測(cè)量”的技術(shù)對(duì)數(shù)百?gòu)垰v史航拍照片進(jìn)行了分析。這種方法使科學(xué)家能夠精確重建自20世紀(jì)60年代以來(lái)的冰層厚度、范圍、表面結(jié)構(gòu)和流速。

通過(guò)這種方式，研究人員分析了沃迪冰蓋的崩塌，并進(jìn)一步了解了相關(guān)因素。此前，人們認(rèn)為，溫暖的大氣是導(dǎo)致崩塌的主要因素，同樣，冰面上融水湖的形成也發(fā)揮了作用。這項(xiàng)新研究推翻了這兩個(gè)假設(shè)。

相反，研究人員強(qiáng)調(diào)，海水和冰面交匯處的冰層融化是決定性因素。“我們的研究結(jié)果表明，沃爾迪冰架崩塌的主要原因是海水溫度上升，導(dǎo)致浮冰架下方的冰融化，”Mads D?mgaard 說(shuō)道。

此外，這項(xiàng)研究的發(fā)現(xiàn)已經(jīng)改變了科學(xué)家們對(duì)冰架崩塌的認(rèn)知基礎(chǔ)。據(jù)合著者安德斯·安克·比約克（Anders Anker Bj?rk）稱，新數(shù)據(jù)加深了我們對(duì)冰架崩塌發(fā)生方式和速度的理解。

“根據(jù)我們的研究結(jié)果，我們初步得出的結(jié)論是，冰架崩塌的速度可能比我們預(yù)想的要慢。這意味著，基于此類研究的知識(shí)，南極洲因冰架融化而導(dǎo)致海平面急劇上升的風(fēng)險(xiǎn)略低。”地球科學(xué)與自然資源管理系助理教授安德斯·安克·比約克（Anders Anker Bj?rk）表示。

但他解釋道，這也有不利的一面：“這已經(jīng)相當(dāng)于一艘超級(jí)油輪需要調(diào)轉(zhuǎn)航向才能阻止南極冰層融化，但我們的數(shù)據(jù)顯示，冰蓋崩塌過(guò)程比之前預(yù)想的還要漫長(zhǎng)。而這個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程將使冰蓋一旦開(kāi)始融化就更難扭轉(zhuǎn)。這是一個(gè)明確的信號(hào)，表明現(xiàn)在就應(yīng)該優(yōu)先停止溫室氣體排放，而不是等到將來(lái)。”安德斯·安克·比約克說(shuō)道。

編譯自/scitechdaily