意外发现揭示隐藏的海洋热量威胁南极冰架稳定性

新的研究首次揭示了在过去的40年里，海洋水域的变暖是如何加剧南极一个主要冰架的融化的。来自东英吉利大学（UEA）的科学家们说，这项研究是他们的自主海洋滑翔机意外卡在罗斯冰架下面的结果，研究表明，随着气候变化推动海洋持续变暖，这种情况可能只会进一步加剧。

洋流变暖正在加速南极洲罗斯冰架下方的融化，这一趋势与气候变化有关，可能会进一步破坏冰架的稳定并提高海平面。变暖的海水正在加速融化南极洲的罗斯冰架，凸显了气候驱动的趋势，对全球海平面和气候建模产生了影响。

这架名为"马林"（Marlin）的滑翔机于2022年12月从海冰边缘被部署到罗斯海。 滑翔机携带了一系列传感器，用于收集对气候十分重要的海洋过程数据。

然而，"马林"号被一股向南流动的水流卷入冰架空腔，在那里停留了四天，然后才重新出现。 在此期间，"迷失"的滑翔机完成了 79 次下潜，测量了空腔内 200 米深处的水深，直至上覆冰架的底部。

根据英国能源大学环境科学学院研究人员的记录，有 50 米厚的相对温暖的海水从附近的开阔水域"侵入"冰洞。 冰层下的水温从-1.9°C到更高的-1.7°C不等。

随后对所有可用测量数据的重新分析表明，在过去45年中，输送到空腔中的热量有所增加，这很可能是由于气候变化导致罗斯海变暖。 研究结果发表在Science Advances杂志上。

Gillian Damerell（前 UEA）在准备部署 Seaglider Marlin，背景是罗斯冰架。 图片来源：沃克-史密斯

领衔作者彼得-希恩（Peter Sheehan）博士解释说："虽然气温的升高--每年千分之四度--看起来并不多，但在我们研究的45年中，每年可能会导致额外损失约20到80厘米的冰。我们发现入侵的海水温度很高，足以融化冰架底部，这与它们可能取代的冰点海水不同。 这里的新奇之处在于，我们可以追踪到暖水几乎是从罗斯海冰前的开阔水域回到空腔的过程。 我们以前从未见过这种直接侵入的情况。"

希恩博士补充说："进入罗斯冰架下面的空腔并不是计划中的，而且通常也不可能测量冰架的这一区域：不可能故意把仪器送到离冰架底部这么近的地方，这太冒险了。"

环绕南极洲的冰架暴露在温暖的海洋中，冰架的底部漂浮在南极大陆的大陆架海面上，冰底由海洋驱动的融化是南极冰量损失的最大原因。

虽然浮冰融化本身不会大幅提高海平面，但冰架会减缓陆地冰的向海流动，从而稳定南极冰盖；冰架的变薄和解体会加速陆地冰向海洋的输送，加速全球海平面的上升。

埃克曼热传输的影响

风是推动罗斯冰架下温暖表层海水流动的过程之一。 某些风型会导致表层海水向南流动，并进入冰架空腔。

这些由风驱动的洋面流被称为埃克曼洋流，与其他洋流一样，这些洋流也有相关的热量输送。 由于这是一个洋面过程，因此这些热量可以立即用于融化上覆的冰层：无需等待热量向上混合到冰层底部。

埃克曼热传输与气候科学家的关系尤为密切，因为海洋吸收并重新分配了地球上的大部分热量。 这一系统的变化会对天气、海平面和全球气温趋势产生深远影响。

Seaglider Marlin 从海冰上被放入罗斯海。 资料来源：沃克-史密斯

希恩博士和合著者凯伦-海伍德（Karen Heywood）教授利用风和海洋温度的长期测量数据，并结合模型来填补记录中的空间和时间空白，计算出了过去45年中艾克曼热量向南输送的强度。 他们发现，埃克曼海流向空腔输送的热量有所增加。

年际变化是由风力驱动的。 不过，向空腔输送更多热量的趋势可能与罗斯海变暖有关--由于海水变暖，今天的风将比过去强度相当的风向空腔输送更多的热能。

海伍德教授说："我们有理由相信，随着气候变化导致海洋持续变暖，埃克曼热通量及其推动的融化将进一步增加。 这一趋势本身就令人担忧。地表水入侵的影响，以及能够驱动这些影响的埃克曼动力学的趋势和变化，必须纳入气候模型，尤其是考虑到南极陆基冰对气候变化的反应仍然存在不确定性"。

这是首次使用长期、跨年代的数据集来研究这一过程。 以前对表层水入侵的了解主要来自于对开放水域水文情况的比较，例如来自船只、被标记的海豹的观测数据以及在空腔内部署的冰锚系设备。