本文最初发布于The Conversation。
飞越南极洲上空，很难看出有什么值得大惊小怪的。像一座巨大的婚礼蛋糕，世界上最大冰盖上的雪“糖霜”看起来光滑无瑕，美丽而洁白。小小的雪丘覆盖着表面。
但当你接近冰盖边缘时，一种巨大的潜在力量感油然而生。地表出现裂缝，有时像搓衣板一样整齐，有时则是一片混乱的尖峰和山脊，露出了下方冰层淡蓝色的晶莹核心。
随着飞机飞得越来越低，这些断裂的规模也越来越大。这些不仅仅是裂缝，而是足以吞下一架喷气式飞机的峡谷，或像纪念碑一样巨大的尖峰。悬崖和撕裂、白色的“毯子”上出现破口，表明存在一股力量，能够像车祸现场的废弃汽车一样，将整个街区大小的冰块抛来抛去。这是一个扭曲、撕裂、扭曲的地貌。一种运动感也随之而来，这是地球上任何无冰地区都无法传达的——整个地貌都在运动，而且似乎并不喜欢这种运动。
南极洲是一块大陆，由几块巨大的岛屿组成，其中一块岛屿与澳大利亚一样大，所有岛屿都掩埋在 10,000 英尺厚的冰层 之下。这些冰层中蕴含着足够多的淡水，可以使海平面升高近 200 英尺。
它的冰川一直在运动，但在冰层之下，正在发生着对冰盖未来——以及世界各地沿海社区的未来——产生 深远影响 的变化。
断裂、变薄、融化、坍塌
我工作的地点在南极洲。作为一名 极地科学家，我曾 20 多次前往这片大陆，到访过冰盖的大部分地区，携带传感器和气象站，徒步穿越冰川，或测量冰的速度、厚度和结构。
目前，我是美国协调科学家，负责一项关于南极洲最危险冰川的重大国际研究项目——稍后会详细介绍。我曾小心翼翼地跨越冰隙，曾在坚硬的蓝色、被风吹拂的冰面上谨慎行走，并曾驾驶车辆数日穿越我能想象到的最单调的地貌。
在过去几个世纪的大部分时间里，据极地科学研究表明，冰盖一直很稳定。我们追踪每年流失多少冰、顶部落下多少雪的能力，只能追溯到 几十年前 ，但我们看到的是，直到 1980 年代 ，冰盖仍几乎处于平衡状态。
最初，冰层中的变化很缓慢。冰山会断裂脱离，但冰又会被新的流出所取代。几个世纪以来，总降雪量变化不大——这一点我们从 查看冰芯 中得知——总的来说，冰的流动和冰盖的海拔高度似乎非常恒定，以至于南极洲早期冰研究的主要目标是寻找一个——任何一个——发生巨大变化的地方。
但现在，随着周围的空气和海洋变暖，南极冰盖上一些已经稳定了数千年的地区 正在断裂、变薄、融化，或者在某些情况下 成堆坍塌。当冰的这些边缘做出反应时，它们会发出一个强有力的警告：如果冰盖的一小部分完全崩塌入海，对世界沿海地区的影响将是严重的。
与许多地质学家一样，我思考我们所能看到的部分之下，地球是什么样的。对于南极洲来说，这意味着要考虑冰层下的地貌。这个被掩埋的大陆看起来是什么样子——而且在变暖的世界中，那样的岩石基底将如何塑造冰的未来？
可视化冰层下的世界
最近的努力，通过 结合数百项飞机和地面研究的数据，为我们提供了 冰层下大陆的地图。它揭示了两种截然不同的地貌，被横贯南极山脉分隔开来。
在东极洲，靠近澳大利亚的部分，大陆崎岖不平，布满沟壑，有 几个小山脉。其中一些有高山峡谷，是由 3000 万年前形成的第一批冰川切割而成，当时那里的气候与今天的阿尔伯塔或巴塔哥尼亚相似。东极洲的大部分基岩都位于海平面之上。这里是城市大小的康格尔冰架 在 2022 年 3 月一次异常强烈的热浪中坍塌。
在西极洲，基岩截然不同，有些地方深得多。这片区域曾经是海底，大陆被拉伸并断裂成更小的块体，之间有深海海底。由火山山脉组成的大岛屿由厚厚的冰层连接在一起。但这里的冰更温暖，流动速度更快。
早在 120,000 年前 ，这片区域可能就是一片开阔的海洋——在 过去 200 万年 中更是如此。这一点很重要，因为我们今天的气候 正迅速接近 几百万年前的温度。
认识到西极洲冰盖在过去曾经消失，在全球变暖时代引起了极大的担忧。
大规模撤退的早期阶段
在西极洲的海岸附近，有一大片冰被称为 思韦茨冰川。这是地球上最宽的冰川，宽 70 英里，流域面积几乎与爱达荷州相当。
卫星 数据显示，它正处于 大规模撤退的早期阶段。地表高度每年下降高达 3 英尺。海岸形成了巨大的裂缝，许多巨大的冰山已被冲走。冰川的流速超过每年一英里，而且在过去三十年里，这个速度几乎翻了一番。
这个区域很早就被注意到，那里的冰 可能会失去对基岩的抓力。该地区被称为冰盖的“脆弱下腹部”。
一些最早的冰深测量（使用无线电回声探测）显示，西极洲中部有深达海平面以下一英里半的基岩。沿海地区较浅，有一些山脉和一些较高的地势；但山脉之间有一处宽阔的空隙靠近海岸。这就是思韦茨冰川与海洋相遇的地方。
这种模式，即冰盖中部冰层高耸，而沿海基岩较浅但仍然很低，是灾难的根源——尽管是一种非常缓慢的灾难。
冰在自身重量下流动——这是我们在高中地球科学中学到的，但现在请仔细想想。在南极洲中部，冰层又高又深，存在着巨大的加速流动潜力。由于边缘较浅，流动受到阻碍——它在离开时会在基岩上磨擦，并且在海岸处，较短的冰柱会将其挤出。
如果冰后退得足够远，后退的前沿将从“薄”冰（ 仍然近 3000 英尺厚）变成大陆中部更厚的冰。在后退的前沿，冰会流得更快，因为现在冰更厚了。通过更快地流动，冰川会拉动它后面的冰，使其漂浮，导致更多的后退。这就是所谓的 正反馈循环——后退导致冰川前沿的冰变厚，流速加快，导致更多的后退。
变暖的水：来自底部的攻击
但这种后退是如何开始的呢？直到最近，思韦茨冰川自 1940 年代首次测绘 以来，变化并不大。起初，科学家们认为后退是由于空气变暖和地表融化造成的。但从表面上看，思韦茨冰川的变化原因并不容易发现。
然而，在冰层之下，在冰盖首先离开大陆并开始伸出到海洋作为漂浮冰架的那一点，后退的原因变得显而易见。在这里，高于熔点的海水 正在侵蚀冰的底部，就像漂浮在水杯中的冰块消失一样。
能够每年融化 50 到 100 英尺冰的水在这里遇到了冰盖的边缘。这种侵蚀导致冰流速加快，对漂浮的冰架施加压力。
冰架是阻止冰盖后退的限制力之一。但来自陆冰的压力 正在缓慢地破坏这块冰板。就像一块木板承受过大的重量而开裂一样，它正在形成巨大的裂缝。当它失效时——对裂缝和流速的测绘 表明这可能就在几年之内——这将是允许冰流速加快的又一步，进一步加剧了反馈循环。
海平面上升高达 10 英尺
今年从我们的营地回望覆盖着冰的大陆，这是一个令人警醒的景象。一条巨大的冰川，正流向海岸，从地平线延伸到地平线，高耸到西极洲冰盖的中间。有一种明显的感觉，冰正在向海岸压迫。
冰仍然是冰——无论是什么驱动它，它的移动速度都不会那么快；但这个被称为西极洲的巨大区域可能很快就会开始长达数个世纪的衰退，这将使海平面上升 高达 10 英尺。在此过程中，海平面上升的速度将增加数倍，给那些依赖沿海城市的人带来巨大的挑战。而这几乎关系到我们所有人。
