

随着冰盖融化以及海洋吸收了大部分气候变化的过剩热量,海平面正在上升,威胁着沿海社区和生态系统。适应我们不断变化的气候的这一方面尤其困难,因为它的不确定性太大。目前对2100年海平面上升的预测差异很大,从大约11英寸到3英尺多。
即使在相同升温幅度下,全球平均海平面上升的估计值也存在很大差异。这是因为地球的冰和水受复杂的物理定律支配,需要巨大的、昂贵的计算工作来试图预测。
一篇发表在《科学进展》上的新研究强调了即使是看似微不足道的事件——海洋涡旋——也可能对海平面上升的预测产生重大影响。这些湍流、旋转的水流跨度约10至60英里,持续时间可能只有一个月。它们有时甚至会像飓风一样获得命名。研究结果表明,南大洋中的这种涡旋可能会阻止暖水到达南极冰盖,从而可能阻止水下融化。
弗吉尼亚大学的冰川地质学家劳伦·西姆金斯在给《流行科学》的电子邮件中说:“我们知道,今天南极冰盖和边缘冰架的部分地区,尤其是在南极洲西部,对变暖的海水温度很敏感。”浮冰架下的水温升高会导致其融化,而这个过程又会导致冰盖上方的冰更快地流入大海。如果这样一个过程加速了整个冰盖的融化,其影响可能是灾难性的。政府间气候变化专门委员会报告称,仅南极洲西部冰盖的不稳定性就可能在本世纪导致海平面上升几英寸(以及在此基础上再增加11英尺)。这听起来不多,但如此巨大的差异可能对需要适应或迁移到更干燥地形的沿海低洼地区社区产生巨大影响。
但是暖流是否能够到达冰盖取决于洋流的动力学。为了更好地理解这一点的一个方面,乌得勒支大学的物理海洋学家雷内·M·范·韦斯滕采用了一种分辨率足够高,能够“看到”涡旋的气候模拟。该模拟运行至2100年,并假设碳排放量每年增加1%(大致是我们预期如果排放量大致不受限制的情况)。他将此模拟与一个模糊的、低分辨率的、未包含涡旋的版本进行了比较。“我们所做的主要事情就是提高分辨率,这使我们能够解决新的物理过程,”他说。
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与粗略模拟相比,包含涡旋的模型预测到2100年全球平均海平面上升将降低25%,差异约为4英寸。低分辨率版本预测海平面将上升17英寸,而高分辨率模拟显示为13英寸。
在该模型中,南大洋的环流有效地阻止了暖水侵入南极浮冰之下。相对较冷的水会减少水下融化的量。罗格斯大学的气候科学家罗伯特·科普(Robert Kopp)在未参与这项研究的情况下,在电子邮件中表示:“该论文‘强调了南极洲周围的海洋环流是本世纪南极洲对海平面上升贡献预测中的一个不确定性驱动因素’。”
然而,科普补充说,他不会对论文中的具体估计值看得太重。作者依赖于一种地球系统模型,在得出关于未来气候的结论之前,最好运行多个模型。此外,冰盖的不稳定性除了水温外,还与许多其他因素有关。例如,气温比水温对决定冰崖的稳定性更重要。弗吉尼亚大学的西姆金斯补充说,冰盖融化甚至可能受到下方海底地形的影响。所有这些都意味着这项研究中2100年海平面上升的具体预测可能不准确——重要的是他们仅从海洋涡旋就发现了如此大的差异。
范·韦斯滕计划继续将更精细的现象添加到气候模拟中。接下来是:热带气旋。他表示,纳入这类天气事件可能对海平面预测产生重要影响。“研究更复杂的模型,这可能是这类(海平面)研究的巨大飞跃。”