自 1940 年代以来，由于气候变化和厄尔尼诺事件，南极洲的斯韦特冰川经历了大量的冰损失，占全球海平面上升的 4%。研究人员强调了由海洋和大气环流变化等外部因素引发的持续退缩，
自 1940 年代以来，由于气候变化和厄尔尼诺事件，南极洲的斯韦特冰川经历了大量的冰损失，占全球海平面上升的 4%。研究人员强调了由海洋和大气环流变化等外部因素引发的持续退缩，强调了了解这些动态对未来海平面上升预测的重要性。图片来源：罗伯特·拉特
斯韦特（Thwaites）冰川坐落在南极洲广阔的荒野中，在南极洲西部边境绵延约 80 英里，令人印象深刻。尽管规模巨大，但这座巨大的冰川面临着令人不安的不平衡，每年脱落的冰量约为500亿吨，超过了降雪量。这种严重的差异使其稳定性处于危险之中。
自 1970 年代以来，人们一直观察到冰层流失加速，但目前尚不清楚这种重大融化是何时开始的——直到现在。由休斯顿大学研究人员领导的一项发表在PNAS杂志上的新研究表明，重大的冰川退缩始于1940年代。他们在Thwaites冰川上的结果与之前研究松岛冰川退缩的工作相吻合，并发现冰川退缩也始于40年代。
“我们的研究特别重要的是，这种变化不是随机的，也不是特定于一个冰川的，”通讯作者Rachel Clark说，他去年毕业于UH并获得地质学博士学位。“这是气候变化的更大背景的一部分。你不能忽视这个冰川上发生的事情。
克拉克和研究作者认为，冰川退缩可能是由极端的厄尔尼诺气候模式引发的，这种气候模式使南极洲西部变暖。作者说，从那时起，冰川一直没有恢复，目前占全球海平面上升的4%。
“重要的是，厄尔尼诺现象只持续了几年，但两个冰川，Thwaites和Pine Island，仍然处于显着的退缩状态，”UH地质学副教授Julia Wellner说，Thwaites海上研究项目或THOR的美国首席研究员，一个国际合作，其团队成员是该研究的作者。“一旦系统失去平衡，撤退就会持续下去，”她补充道。
2019年，科考船纳撒尼尔·帕尔默（Nathaniel B. Palmer）驶过南极洲西部的斯韦特冰川。图片来源：詹姆斯·柯克汉姆
他们的研究结果还清楚地表明，冰川接地区的退缩，或者冰川与海床失去接触并开始漂浮的区域，是由于外部因素造成的。
“斯韦特冰川和松岛冰川都有共同的变薄和退缩历史，这一发现证实了这样一种观点，即西南极冰盖阿蒙森海部分的冰损失主要由外部因素控制，涉及海洋和大气环流的变化，而不是内部冰川动力学或局部变化， 例如冰川床融化或冰川表面积雪，“英国THOR首席研究员兼研究合著者Claus-Dieter Hillenbrand说。
“我们发现的一个重要含义是，一旦冰盖退缩开始，它可以持续数十年，即使开始的情况不会变得更糟，”英国南极调查局的海洋地质学家詹姆斯史密斯补充道。“我们今天在斯韦特和松岛冰川上看到的变化 - 以及可能在整个阿蒙森海海湾的变化 - 基本上是在1940年代开始的。
沉积物岩芯的测年在研究中起着关键作用
克拉克和团队使用了三种主要方法来得出结论。其中一种方法是海洋沉积物岩芯收集，它比以往任何时候都更接近斯韦特冰川。他们在 2019 年初乘坐纳撒尼尔·帕尔默 （Nathaniel B. Palmer） 破冰船和研究船前往斯韦茨附近的阿蒙森海 （Amundsen Sea） 时取回了岩芯。然后，研究人员使用这些岩芯重建了冰川从全新世早期到现在的历史。全新世是大约11,700年前的最后一个冰河时代之后开始的当前地质时代。
CT扫描用于对沉积物进行X射线检查，以收集其历史的细节。地质年代学，或测年地球材料的科学，随后被用来得出结论，即大量的冰融化始于40年代。
克拉克使用 210 铅（铅-210）作为她地质年代学中最重要的同位素，铅-210是一种天然埋藏在沉积物岩芯中并具有放射性的同位素。这个过程类似于放射性碳测年法，放射性碳测年法测量有机材料的年龄可追溯到60,000年前。
“但是铅-210的半衰期很短，只有大约20年，而像放射性碳这样的东西的半衰期约为5000年，”克拉克说。“这么短的半衰期使我们能够为过去一个世纪建立一个详细的时间表。
这种方法很重要，因为尽管卫星数据可以帮助科学家了解冰川退缩，但这些观测结果只能追溯到几十年前，这个时间框架太短，无法确定Thwaites如何应对海洋和大气变化。科学家需要卫星前的记录来了解冰川的长期历史，这就是使用沉积物岩芯的原因。
研究为未来建模提供信息，以减少海平面上升的不确定性
据南极研究人员称，斯韦特冰川在调节西南极冰盖稳定性以及全球海平面上升方面发挥着至关重要的作用。
“冰川之所以重要，不仅是因为它对海平面上升的贡献，还因为它就像瓶子里的软木塞一样，挡住了后面更广阔的冰层，”韦尔纳说。“如果Thwaites不稳定，那么南极洲西部的所有冰都有可能变得不稳定。
如果斯韦特冰川完全坍塌，预计全球海平面将上升65厘米（25英寸）。
“我们的研究有助于更好地了解哪些因素在推动冰川变薄和退缩方面最关键，这些冰川将西南极冰盖排入阿蒙森海，”希伦布兰德说。“因此，我们的研究结果将改进数值模型，这些模型试图预测未来南极冰盖融化的幅度和速度及其对海平面的贡献。
参考资料：
Rachel W. Clark、Julia S. Wellner、Claus-Dieter Hillenbrand、Rebecca L. Totten、James A. Smith、Lauren E. Miller、Robert D. Larter、Kelly A. Hogan、Alastair G. C. Graham、Frank O. Nitsche、Asmara A. Lehrmann、Allison P. Lepp、James D. Kirkham、 Victoria T. Fitzgerald、Georgina Garcia-Barrera、Werner Ehrmann 和 Lukas Wacker，2024 年 2 月 26 日，《美国国家科学院院刊》。
DOI： 10.1073/pnas.2211711120
THOR的研究人员是一个更大的计划的一部分，即国际Thwaites冰川合作组织，这是美国和英国的联合项目。伙伴关系，以减少斯韦特冰川海平面上升预测的不确定性。
该研究的作者是休斯顿大学的克拉克、韦尔纳和乔治娜·加西亚-巴雷拉;英国南极调查局的希伦布兰德、詹姆斯·史密斯、罗伯特·拉特和凯利·霍根;阿拉巴马大学的丽贝卡·托滕（Rebecca Totten）、阿斯马拉·莱尔曼（Asmara Lehrmann）和维多利亚·菲茨杰拉德（Victoria Fitzgerald）;弗吉尼亚大学的劳伦·西姆金斯（Lauren Simkins）和艾莉森·莱普（Allison Lepp）;南佛罗里达大学的阿拉斯泰尔·格雷厄姆（Alastair Graham）;哥伦比亚大学的弗兰克·尼切（Frank Nitsche）;剑桥大学和英国南极调查局的詹姆斯·柯克汉姆（James Kirkham）;莱比锡大学的维尔纳·埃尔曼（Werner Ehrmann）;以及离子束物理学的卢卡斯·瓦克（Lukas Wacker）。