儒勒 · 凡爾納探險家,40年前到達北極的時候,他設想將虛擬潛水艇,鸚鵡螺號,通過厚厚的冰蓋下隱藏的海洋,送到了南極。

南極洲周圍確實有隱藏的海洋空洞,我們最新的研究探索了海洋如何在大陸的冰架下循環——陸地上冰的巨大漂浮延伸部分,它們隨潮汐漲落。

這些冰架支撐着大陸巨大的陸地冰蓋,在評估未來海平面上升方面扮演着重要角色。我們的工作揭示了洋流如何促進南極洲的融化,這是氣候模型預測中最大的不確定性之一。

羅斯冰架是地球上最大的浮冰,面積48萬平方公里。它所隱藏的海洋洞穴從南極洲海岸向南延伸了700公里,目前仍大部分未被勘探。

我們知道,冰架主要是在溫暖的海洋沖刷下從下面融化的。但是關於冰下的水是如何混合的,我們掌握的數據非常少。這一點在氣候模型中經常被忽視,但我們的新測量方法將有助於糾正這一點。

另一次對羅斯中央冰架下的海洋洞穴的考察要追溯到20世紀70年代,並取得了令人感興趣的結果。儘管當時的技術有限,但它表明海洋洞穴並不是一個靜態浴缸。相反,它發現了水團的精細分層,層間溫度和鹽度略有不同。

其他的海洋研究是從邊緣或從高處進行的。他們讓我們瞭解了這個系統是如何工作的,但要真正理解它,我們需要直接從幾百米深的冰層下進行測量。

2017年,我們仿照英國南極考察隊的設計,使用熱水噴射機在350米的冰層上鑽到下面的海洋。我們能夠讓洞裏的液體保持足夠長的時間,以便進行詳細的海洋測量,同時留下儀器繼續監測洋流和溫度。這些數據仍在通過衛星傳回。

我們發現,隱藏的海洋就像是一個大河口,海水從海牀流入南極,並從海牀中融化的融化水和亞冰川淡水與南極洲的隱蔽岩石基礎融爲一體,海水相對溫暖(2℃)流入海面,並接近地表。

數百米厚的冰將海洋空洞與南極洲狂風和嚴寒的氣溫隔離開來。但沒有什麼能阻止潮汐。我們的數據表明,潮汐推動分層的海洋來回移動,經過冰底的起伏,混合了部分海洋空洞。

這類發現是氣候科學的終極挑戰。我們如何在幾個世紀的預測模型中表現日常工作的過程我們的數據顯示,每天的變化會累積起來,所以找到解決方案很重要。

例如,從海洋腔外收集的數據和計算機模型表明,任何給定的水流都需要花費一到六年的時間才能穿過海洋。 我們的新數據表明,該範圍的較低端更有可能出現,並且我們無論如何也不應考慮一個大循環。

羅斯冰架並不是海洋變暖最危險的冰架。 但是其巨大的規模以及與鄰近羅斯海的關係意味着它是海洋系統中的重要齒輪。

這些冰架對於未來幾個世紀海平面上升的重要性非常明顯。 研究表明,如果大氣變暖超過2攝氏度,南極的主要冰架將坍塌並釋放從大陸冰蓋流出的冰塊,到2300年,海平面上升3米。

人們不太清楚的是,融水對全球海洋環流的影響,這是一個海洋輸送環,它使海洋每1000年左右從南極洲海岸的深淵到熱帶地表水循環一次。

南極冰架就像是這個循環中的一個小坑,因此南極發生的一切在全球範圍內引起共鳴。更快融化的冰架將改變海洋分層,並對全球海洋環流產生影響,其中一個結果似乎是更大的氣候變化。

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