自然科普：巨型大气河流或许能够加速南极冰川融化


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广袤的南极冰盖存在于微妙的平衡之中。
它的质量会随着冰川消融或碎裂入海而下降，又会随着降雪在冰川表面的凝结而增长。
但随着气候变暖，南极冰盖的平衡正在被破坏。
南极冰盖的消融速度大于其再生速度，因而导致全球海平面不断升高。这一难题促使科学家们开始研究能够影响南极冰盖质量稳定的诸多因素。
越来越多的研究表明，巨型“大气河流”可能有着重要但有时会被忽略的影响。
大气河流由数条跨越天穹的巨大富水气流带组成。这些气流带通常起源于热带或亚热带，富含水汽，在全球范围内流动。当它们登陆时，通常会带来强降雨或强降雪。
对日益缩小的南极冰盖来说，降雪听起来好像是个好消息，但是降雪的影响实际上复杂得多。大气河流在某些情况下会造成强降雪，但在有些时候会加速冰雪融化。
科学家们正在努力研究哪种效应更强，以及地球气候变暖是否会改变这种强弱关系。
“我认为这依旧是一个亟待解决的问题。”罗格斯大学（Rutgers University）的气候科学家、博士后研究员Meredith Fish说到，“导致两种不同影响的风暴有何不同特征？”
一项发表在《地球物理研究通讯》（Geophysical Research Letters）上的新研究阐述了大气河流对南极的复杂影响。
利用NASA的ICESat-2卫星所收集的数据，这项研究将大气河流事件与2019年南半球冬季期间西部南极洲不同寻常的强降雪天气联系起来。
卫星数据帮助科学家们观测南极冰盖厚度的增减情况，以测量研究期间累积的冰雪数量。数据表明2019年5月到8月期间整个南极洲西部的冰雪厚度增加量反常，这一时期是南极洲一年之中最冷的时期之一。
研究人员发现冰盖厚度的增长与南极洲西部的许多大气河流事件同时发生。
研究表明大气河流能够导致冰雪在短时间内快速累积。但是这也有负面影响，特别是在气候更温暖的时期。该研究同时发现2019年到2020年期间大约90%的夏季大气河流事件与南极洲西部的表面冰雪融化有关。
云层可能是罪魁祸首。引发降雪落在冰盖表面的云层同样可以储存其下方的热量，暂时提高冰盖表面的温度。
“这一过程的确有趣而且矛盾。”该研究的主要作者、加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所（University of California, San Diego's Scripps Institution of Oceanography）的博士研究生Susheel Adusumilli说道。
其他一些近期的研究也记录了相同的、看似矛盾的现象。


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一篇2014年发表的文章将大气河流与东部南极洲的强降雪联系起来，与西部南极洲最近经历的情况类似。另一方面，一项2019年的研究发现大气河流也与南极洲西部主要的冰雪消融事件有关。
大气河流不仅会影响处在微妙平衡中的南极冰盖，它也可能影响南极海冰。
去年发表在《科学进展》（Science Advances）上的一项研究发现，大气河流至少与南冰洋中至少两个主要的“冰间湖”有关。“冰间湖”是当冰雪融化后在海冰中出现的巨大空洞。
科学家们仍在尝试精确地分辨大气河流何时会积聚冰雪而何时又会造成冰雪消融。
空气温度可能与之有很大关联。如果外部环境变暖，那么更可能发生冰雪消融。但是根据上述新研究的共同作者、罗格斯大学（Rutgers University）科学家Fish的说法，大气河流也被发现有时在冬季期间加快冰雪消融。
“除了温度之外是否还有其他因素能够造成不同影响，这仍旧是一个亟待解决的好问题。”Fish说道。


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气温更高，水汽更丰，消融更快？
随着气候变暖，这些问题变得越来越重要。
一方面，更高的空气温度会提高在整个地区发生严重冰雪消融事件的可能性。另一方面，模型结果表明气候变化可能会加强南极洲的大气河流。
一些研究认为这可能已经发生了。
一项去年发表在《地球物理研究通讯》（Geophysical Research Letters）上的研究发现，南半球的大气河流在过去数十年间一直在往南极极点移动。这可能与南极洲周围风力的加强有关，许多科学家认为气候变化至少是这种现象的成因之一。
如果未来大气河流更频繁地流经南极洲，那么对科学家们而言弄清楚大气河流如何影响冰盖将是一件重要的事情。
南极洲每年已经消融了超过2000亿吨冰。大部分融冰来自于冰盖边缘的冰川分裂而后碎裂入海。但是科学家们怀疑随着冰盖表面持续变暖，未来表面消融会造成更大的冰盖质量损失。
目前科学家们并不认为大气河流真的造成了南极洲大量冰盖质量流失。Adusumilli说，即使在大气河流引起冰盖消融时，温度通常也会相对较快地下降。这意味着大部分融水在流入大海前会重新在冰盖上结冰。
不过在更温暖的未来，一切都可能改变。
同时这也不是唯一需要担心的理由。即使融水没有流入大海，它也会在冰盖上引起麻烦。
当液态水聚集成小水塘时，它们有时可能会渗入冰盖的裂缝中。而重新结冰后，它们的体积会膨胀进而导致冰盖裂缝变宽。这一过程即“水压致裂”，在极端情况下，这会导致大块的冰川分裂并且碎裂入海。
Adusumilli说，如果未来大气河流能够增加这些情况发生的可能性，那么它就值得被注意。
“未来的表面消融会如何作用于冰盖是一个巨大的未知数。” Adusumilli说，“我不认为表面消融本身是南极冰盖质量下降的主要因素。但是随着冰原的开裂，表面消融的后续影响会非常严重，因而它是当下研究最重要的课题之一。”
撰文：Chelsea Harvey
翻译：常灏杰
审校：曾小欢
引进来源：科学美国人
引进链接：https://www.scientificamerican.com/article/huge-atmospheric-rivers-could-quicken-antarctic-ice-melt/
本文来自：环球科学


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