自然科普：巨型大氣河流或許能夠加速南極冰川融化


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廣袤的南極冰蓋存在於微妙的平衡之中。
它的質量會隨著冰川消融或碎裂入海而下降，又會隨著降雪在冰川表麵的凝結而增長。
但隨著氣候變暖，南極冰蓋的平衡正在被破壞。
南極冰蓋的消融速度大於其再生速度，因而導致全球海平麵不斷升高。這一難題促使科學家們開始研究能夠影響南極冰蓋質量穩定的諸多因素。
越來越多的研究表明，巨型“大氣河流”可能有著重要但有時會被忽略的影響。
大氣河流由數條跨越天穹的巨大富水氣流帶組成。這些氣流帶通常起源於熱帶或亞熱帶，富含水汽，在全球範圍內流動。當它們登陸時，通常會帶來強降雨或強降雪。
對日益縮小的南極冰蓋來說，降雪聽起來好像是個好消息，但是降雪的影響實際上複雜得多。大氣河流在某些情況下會造成強降雪，但在有些時候會加速冰雪融化。
科學家們正在努力研究哪種效應更強，以及地球氣候變暖是否會改變這種強弱關係。
“我認為這依舊是一個亟待解決的問題。”羅格斯大學（Rutgers University）的氣候科學家、博士後研究員Meredith Fish說到，“導致兩種不同影響的風暴有何不同特征？”
一項發表在《地球物理研究通訊》（Geophysical Research Letters）上的新研究闡述了大氣河流對南極的複雜影響。
利用NASA的ICESat-2衛星所收集的數據，這項研究將大氣河流事件與2019年南半球冬季期間西部南極洲不同尋常的強降雪天氣聯係起來。
衛星數據幫助科學家們觀測南極冰蓋厚度的增減情況，以測量研究期間累積的冰雪數量。數據表明2019年5月到8月期間整個南極洲西部的冰雪厚度增加量反常，這一時期是南極洲一年之中最冷的時期之一。
研究人員發現冰蓋厚度的增長與南極洲西部的許多大氣河流事件同時發生。
研究表明大氣河流能夠導致冰雪在短時間內快速累積。但是這也有負麵影響，特別是在氣候更溫暖的時期。該研究同時發現2019年到2020年期間大約90%的夏季大氣河流事件與南極洲西部的表麵冰雪融化有關。
雲層可能是罪魁禍首。引發降雪落在冰蓋表麵的雲層同樣可以儲存其下方的熱量，暫時提高冰蓋表麵的溫度。
“這一過程的確有趣而且矛盾。”該研究的主要作者、加州大學聖地亞哥分校斯克裏普斯海洋研究所（University of California, San Diego's Scripps Institution of Oceanography）的博士研究生Susheel Adusumilli說道。
其他一些近期的研究也記錄了相同的、看似矛盾的現象。


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一篇2014年發表的文章將大氣河流與東部南極洲的強降雪聯係起來，與西部南極洲最近經曆的情況類似。另一方麵，一項2019年的研究發現大氣河流也與南極洲西部主要的冰雪消融事件有關。
大氣河流不僅會影響處在微妙平衡中的南極冰蓋，它也可能影響南極海冰。
去年發表在《科學進展》（Science Advances）上的一項研究發現，大氣河流至少與南冰洋中至少兩個主要的“冰間湖”有關。“冰間湖”是當冰雪融化後在海冰中出現的巨大空洞。
科學家們仍在嚐試精確地分辨大氣河流何時會積聚冰雪而何時又會造成冰雪消融。
空氣溫度可能與之有很大關聯。如果外部環境變暖，那麽更可能發生冰雪消融。但是根據上述新研究的共同作者、羅格斯大學（Rutgers University）科學家Fish的說法，大氣河流也被發現有時在冬季期間加快冰雪消融。
“除了溫度之外是否還有其他因素能夠造成不同影響，這仍舊是一個亟待解決的好問題。”Fish說道。


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氣溫更高，水汽更豐，消融更快？
隨著氣候變暖，這些問題變得越來越重要。
一方麵，更高的空氣溫度會提高在整個地區發生嚴重冰雪消融事件的可能性。另一方麵，模型結果表明氣候變化可能會加強南極洲的大氣河流。
一些研究認為這可能已經發生了。
一項去年發表在《地球物理研究通訊》（Geophysical Research Letters）上的研究發現，南半球的大氣河流在過去數十年間一直在往南極極點移動。這可能與南極洲周圍風力的加強有關，許多科學家認為氣候變化至少是這種現象的成因之一。
如果未來大氣河流更頻繁地流經南極洲，那麽對科學家們而言弄清楚大氣河流如何影響冰蓋將是一件重要的事情。
南極洲每年已經消融了超過2000億噸冰。大部分融冰來自於冰蓋邊緣的冰川分裂而後碎裂入海。但是科學家們懷疑隨著冰蓋表麵持續變暖，未來表麵消融會造成更大的冰蓋質量損失。
目前科學家們並不認為大氣河流真的造成了南極洲大量冰蓋質量流失。Adusumilli說，即使在大氣河流引起冰蓋消融時，溫度通常也會相對較快地下降。這意味著大部分融水在流入大海前會重新在冰蓋上結冰。
不過在更溫暖的未來，一切都可能改變。
同時這也不是唯一需要擔心的理由。即使融水沒有流入大海，它也會在冰蓋上引起麻煩。
當液態水聚集成小水塘時，它們有時可能會滲入冰蓋的裂縫中。而重新結冰後，它們的體積會膨脹進而導致冰蓋裂縫變寬。這一過程即“水壓致裂”，在極端情況下，這會導致大塊的冰川分裂並且碎裂入海。
Adusumilli說，如果未來大氣河流能夠增加這些情況發生的可能性，那麽它就值得被注意。
“未來的表麵消融會如何作用於冰蓋是一個巨大的未知數。” Adusumilli說，“我不認為表麵消融本身是南極冰蓋質量下降的主要因素。但是隨著冰原的開裂，表麵消融的後續影響會非常嚴重，因而它是當下研究最重要的課題之一。”
撰文：Chelsea Harvey
翻譯：常灝傑
審校：曾小歡
引進來源：科學美國人
引進鏈接：https://www.scientificamerican.com/article/huge-atmospheric-rivers-could-quicken-antarctic-ice-melt/
本文來自：環球科學


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