南极洲的一堵巨大的墙是如何阻止海平面上升的

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南极洲的一堵巨大的墙是如何阻止海平面上升的

冰川是巨大的冰河,可以把巨石背在背上,把山谷磨成崎岖的山脉。但是现在,科学家们说,人类可能需要考虑尝试设计这些强大的自然力量。

根据《冰冻圈》杂志上的一篇新论文,在全球变暖的情况下,支撑南极和北极的冰川可能是减缓海平面上升的最具针对性的方法,而且令人惊讶的是,也是最便宜的方法。研究表明,防波堤,甚至只是一系列人造海山,都能阻挡难以想象的大量融水。

与在世界各地的海岸线上修建海堤和堤坝不同,工程冰川可以减缓海平面在源头的上升,为富国和穷国之间的竞争创造条件。[图片:格陵兰美丽的冰川]

但是,改造冰川的想法让一些科学家感到不安,尤其是因为可能产生意想不到的副作用。丹麦技术大学(Technical University of Denmark)研究冰盖动力学的博士后研究员瓦伦蒂娜·罗伯塔·巴莱塔(Valentina Roberta Barletta)说,谈论地球工程也会让公众产生一种错误的安全感。

“作为一种理论练习,这是好的,这是好的,”巴雷塔,谁没有参与目前的研究,告诉Live Science。但是,她说,“玩弄公众舆论,这可能有点危险。”

失控的融化

这篇新论文的作者当然不打算把他们的研究作为对温室气体排放后果置之不理的借口。说,研究的合著者迈克尔•Wolovick普林斯顿大学的博士后研究员,试图减缓冰川的流动并没有遏制气候变化的其他灾难,从海洋酸化、干旱和洪水到不可避免的不是来自冰川融化海平面上升,而是来自海水体积膨胀变暖。

但就气候影响而言,冰原可不是小问题。对人类来说不幸的是,南极冰盖被称为“过深”。它的边缘是接地的海底比它的中部浅。如果你想象从冰原的边缘到冰原的中心,海底就会在你脚下倾斜。冰从被锚定在陆地上到漂浮在水面上的这一点被称为接地线。

南极洲的冰川是它连接冰架和海洋的桥梁。随着气温的上升和冰川的融化,它们的接地线会后退——它们后退到的海底比开始时更深。拉普兰大学(University of Lapland)气候变化教授、北京师范大学(Beijing Normal University)全球变化与地球系统科学学院(College of Global change and Earth System Science)首席科学家约翰?浮冰比浮冰更容易融化。

这是一个正反馈系统:冰融化得越多,融化得越多的可能性就越大。摩尔说,如果这种“海洋冰原的不稳定性”继续下去,而且一些科学家认为已经发生了,即使所有的碳排放突然停止,冰仍然会消失。

“然后你会想,‘好吧,我们是向冰盖挥手告别,还是真的有其他选择?’”’”他说。

阻止冰川

挥手告别是一个没有吸引力的选择。研究人员写道,即使下个世纪海平面上升3.9英尺(1.2米),也会淹没海岸线,每年造成100万气候难民。另外,每年还有数亿人可能不得不暂时搬迁,以躲避洪水。2014年发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的一项研究估计,保护全球海岸线每年将耗资120亿至710亿美元。

沃罗维克和摩尔说,与海岸线相比,出口冰川和将所有这些融水排入大海的冰流相对较小。

“冰流和出口冰川是气候系统中非常高的杠杆点,”沃罗维克说。

研究人员使用了一个非常简单的计算机模型来确定工程冰川是否可行。他们考虑了两种可能的解决方案:第一,他们可以建造一堵海底墙,让温暖的海水远离冰层底部,因为那里的冰会造成最大的破坏;其次,他们可以建造一系列小的人工土堆,这些土堆可以与冰川相抗衡,让冰川重新落地,或者停止漂浮。这些建筑物可能是用附近海底的泥土和岩石建造的,也可能是从其他地方冲进来的。[融化图像:地球上正在消失的冰]

因为关于冰川是如何从冰山上崩解下来的,以及它们是如何在基岩上滑动的,有很多问题,研究人员进行了多种假设,每种假设都改变了这些变量。他们选择南极洲的斯韦茨冰川作为测试案例,因为它是一个巨大的“软木塞”,阻止了南极西部冰盖的形成。

“斯韦茨冰川是最大的,也是最难的,”摩尔说。“如果它在斯韦茨冰川上起作用,我们真正想说的是,其他较小的冰川应该很容易形成。”

研究人员发现,在百分之百的情况下,阻止所有温暖海水在冰川附近循环的海堤阻止了思伟特冰川的崩塌。阻挡了一半温暖海水的海堤在70%的时间里发挥了作用。在一项振奋人心的发现中,仅仅在海床上覆盖海山,就可以在完全不堵塞任何水的情况下使冰川重新搁浅,这样做的成功率高达30%。

难以想象的解决方案

巴莱塔说,研究中使用的场景非常简单。在真实的南极,有更多潜在的反馈回路需要在模型中考虑。例如,她的研究发现,当冰川消退时,海床本身可能会向上隆起,减轻推动基岩下沉的重量。至少在短期内,上升的海床可以为退缩的冰川提供自己的落脚点。

巴莱塔说:“很容易看出,除了阻止冰川融化,(地球工程)还可能产生许多其他影响。”“如果你想到所有这些正在被停止的热能,它将流向哪里?另一个冰川吗?它正在改变洋流吗?它会做什么?我们对此一无所知。”

摩尔说,尽管科学家们似乎比以往任何时候都更关注南极洲和北极,但现在极地的基础设施实际上比冷战时期还要少,当时军方认为它们具有战略价值。他说,各国需要再次打开他们的支票簿,以推进对冰盖崩溃如何发生的研究。如果南极洲的冰层崩溃,世界海平面将上升11英尺(3.4米)。南极洲东部的冰层足以使海平面上升62英尺(19米)。

摩尔说:“当然,即使我们决定不做这类工作,我们所需要的大量知识也是我们所需要的。”

摩尔说,像研究人员在新研究中探索的方案一样,最好先在格陵兰岛的一个小冰川上进行测试。

Wolovick说,这并不是第一个冰川地球工程方案。其他的可能性还包括大规模的海水泵送计划,将海水从海洋中抽取出来,放在冰原上重新结冰。沃洛维克说,一些科学家提出了干燥计划,试图从地面冰的底部移除海水,或者尝试在冰川出口前加厚海冰,以减少冰山崩裂的速度。但是他说,地球工程冰川在技术上是可行的,即使不是一个世纪,也需要几十年的时间。

摩尔说,虽然这些想法没有否定控制碳排放的必要性,但它们代表了一种更为复杂的地球工程方法。与其试图改变整个大气层来冷却地球,地球工程师们可以寻找小而高价值的目标。对于故意改变地球的担忧呢?“那艘船已经开了,”摩尔说。

我们确实控制着地球的气候,”他说。“我们需要为此承担责任。”

编者按:这篇文章的更新是为了修正南极西部和东部冰盖的海平面贡献。

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