科學(xué)家給冰川稱了稱體重，才知它們“暴瘦”成這樣……

2022年12月，聯(lián)合國(guó)大會(huì)正式通過(guò)決議，從2025年開始，每年的3月21日被確立為世界冰川日，雖然明年才開始給冰川過(guò)節(jié)日，但《科學(xué)·進(jìn)展》近期的一項(xiàng)研究還是讓我們不得不繼續(xù)關(guān)注冰川——40%的南極冰架在過(guò)去25年顯著縮小，顯示出人類活動(dòng)對(duì)極地環(huán)境的顯著影響。其中，有48條冰川的重量損失超過(guò)30%，7.5萬(wàn)億噸融水進(jìn)入大海，這些融水可能會(huì)對(duì)通過(guò)影響海洋環(huán)流帶來(lái)一系列連鎖反應(yīng)。

在一個(gè)美麗的夏日，格陵蘭海岸邊的冰山融化（圖庫(kù)版權(quán)圖片，轉(zhuǎn)載使用可能引發(fā)版權(quán)糾紛）

01 如何知道冰川的“體重”？

科學(xué)家們是如何知道冰川的面積、厚度和重量變化的呢？

冰川的面積測(cè)算有很多方法，過(guò)去可以通過(guò)繪制冰川分布地圖，蒙上方格紙數(shù)格子來(lái)測(cè)算。現(xiàn)在可以通過(guò)無(wú)人機(jī)測(cè)量、查看衛(wèi)星遙感圖，都能圈定冰川的面積大小，利用計(jì)算機(jī)就可以得到具體的面積數(shù)據(jù)。

冰川的厚度可以通過(guò)在剖面處直接測(cè)量或者通過(guò)打鉆的方式獲取。如果有陡峭的冰川剖面，從頂?shù)降状怪崩粭l測(cè)繩或者用測(cè)距儀直接測(cè)定剖面高度，就可以得到該點(diǎn)的冰川厚度。打鉆要更復(fù)雜一些，要確保鉆井垂直，并且要打到冰川底部，鉆井深度即冰川厚度。

這是珠峰腳下的絨布冰川（來(lái)源：新華社）

還可以借助重力儀、探地雷達(dá)等儀器設(shè)備，更加便捷地獲取的冰川厚度信息。比如，科學(xué)家們?cè)?968年就借助重力儀，在珠穆朗瑪峰腳下的絨布冰川，觀測(cè)到兩個(gè)斷面的冰厚數(shù)據(jù)。2009年，又通過(guò)探地雷達(dá)對(duì)東絨布冰川進(jìn)行了較為全面的厚度測(cè)量。

圖中黑色線條L1-L8為珠峰東絨布冰川探地雷達(dá)測(cè)厚線路分布，紅色線條C1-C5為冰川槽谷斷面分布，藍(lán)色線條為冰川主流線，冰川末端在C1附近，并在P1、P2進(jìn)行了探地雷達(dá)波速測(cè)量?！?】

P1和P2兩地的探地雷達(dá)波速測(cè)量結(jié)果，可以清晰看到冰巖界面。亮斑對(duì)應(yīng)的速度0.13米/納秒就是冰川表面到冰巖界面之間的平均波速，乘以時(shí)間400納秒就可以得到P1和P2兩地的冰川厚度約為52米?！?】

依次為東絨布冰川L1-L8的雷達(dá)實(shí)測(cè)圖，可以清晰看到冰層厚度和冰下地貌?！?】

有了多個(gè)點(diǎn)位的冰川厚度，就可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模型求得冰川整體的平均厚度和最大厚度，點(diǎn)位越多，分布越均勻，得到的數(shù)據(jù)就越準(zhǔn)確。比如，冰川厚度測(cè)量數(shù)據(jù)顯示，東絨布冰川的平均厚度約為190米，最大厚度約為320米。有了面積和平均厚度就可以得到冰川的體積數(shù)據(jù)，再乘以冰川的平均密度就可以得到冰川的重量數(shù)據(jù)。對(duì)比不同時(shí)期的數(shù)據(jù)就可以了解冰川重量的變化。

02 融水入海有何影響？

冰川儲(chǔ)藏著大量陸地淡水，這些淡水在短時(shí)間內(nèi)大量進(jìn)入海洋，會(huì)明顯減小海水的鹽度，打破海水原有的平衡，影響到洋流這一海洋運(yùn)動(dòng)。

洋流的形成有許多原因，有的受信風(fēng)、西風(fēng)等盛行風(fēng)吹拂海面而成。海水流動(dòng)起來(lái)后，有的地方海水變多，有的地方海水變少，水多的地方就會(huì)向水少的地方流動(dòng)，這就是補(bǔ)償流。還有一些受密度差異影響，比如直布羅陀海峽兩側(cè)的海水密度不同，地中海一側(cè)密度大，大西洋一側(cè)密度小，表層海水從大西洋流入地中海，深層海水從地中海流入大西洋，這就是密度流。

洋流示意圖（圖庫(kù)版權(quán)圖片，轉(zhuǎn)載使用可能引發(fā)版權(quán)糾紛）

不同的洋流把熱水或者冷水帶往其他海域，促進(jìn)不同海域間的熱量交換。歐洲西部正是因?yàn)槭鼙贝笪餮笈鞯挠绊懀瑤?lái)大量水汽和熱量，使得這里雖然緯度較高，冬天的最冷月均溫也能在零度以上，形成終年溫和濕潤(rùn)的溫帶海洋性氣候。

當(dāng)海水密度受融水影響降低后，原本的洋流可能就會(huì)中斷，極大地改變相關(guān)地區(qū)的氣候、植被等環(huán)境。在第四紀(jì)地質(zhì)歷史上，受氣候變暖影響，北美的冰川融化后，進(jìn)入大海改變海水性質(zhì)，導(dǎo)致北大西洋暖流中斷，歐洲西部因此陷入非常寒冷干燥的環(huán)境。

03 可以阻止融水入海嗎？

既然融水入海，會(huì)對(duì)洋流、氣候、植被等帶來(lái)如此巨大的影響，那么我們?nèi)祟惉F(xiàn)在可以直接阻止融水入海這一過(guò)程嗎？答案是否定的，因?yàn)槿虮w量巨大，僅僅是南極眾多冰川中的48條在25年間的融水量就達(dá)到了7.5萬(wàn)億噸，想要阻止如此多的水入海，以人類目前的水平還是無(wú)法做到的。

有人說(shuō)冰川既然是淡水，那融化后的淡水不正好可以被人類所利用，解決一下缺水問(wèn)題嗎？想法很美好，操作起來(lái)卻非常困難。南極大陸遠(yuǎn)離其他人口密集的區(qū)域，這些融化的水需要用巨大的容器裝起來(lái)，再運(yùn)輸?shù)饺彼貐^(qū)，成本巨大。

阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)曾計(jì)劃將南極冰山運(yùn)到中東，解決自己國(guó)家的缺水問(wèn)題，但因?yàn)闊o(wú)法解決沿途融水儲(chǔ)存，以及距離遙遠(yuǎn)成本巨大的問(wèn)題，最后只能放棄。

2006年，挪威北部斯瓦爾巴德群島水域一塊浮冰上的北極熊（來(lái)源：新華社）

04 還有別的辦法嗎？

難道我們只能眼睜睜看著南極冰川融化，對(duì)全球環(huán)境產(chǎn)生巨大影響，卻無(wú)能為力嗎？也不盡然，南極冰川融化的根本問(wèn)題是全球變暖，是以二氧化碳為代表的溫室氣體排放導(dǎo)致的惡果，解鈴還須系鈴人，只有從根本上解決二氧化碳過(guò)量排放的問(wèn)題，才能避免這一問(wèn)題。

2012年時(shí)的?？怂贡ㄈ玻ㄗ螅┖?021年4月19日航拍的?？怂贡ǎㄓ遥?duì)比（來(lái)源：新華社）

目前，全球許多國(guó)家已經(jīng)提出了自己的雙碳目標(biāo)，中國(guó)承諾在2030年前實(shí)現(xiàn)碳排放量達(dá)到峰值，在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，即排放和吸收二氧化碳的量相互抵消，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的凈零排放。

為了更好地實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)，各國(guó)在新能源和節(jié)能減排等多個(gè)領(lǐng)域，開源節(jié)流，減少碳排放，增加碳吸收。增加太陽(yáng)暖、風(fēng)能、水能這些低碳能源的使用，減少化石燃料這些排放大量二氧化碳的能源比例，增加能源利用率。植樹造林，增加植物對(duì)二氧化碳的吸收。等二氧化碳凈排放量不再繼續(xù)增加，全球變暖速度或?qū)⒌玫接行Ь徑猓蠘O冰川退縮的問(wèn)題也許會(huì)得到有效控制。

參考文獻(xiàn)：

【1】張通, 效存德, 秦翔等. 珠穆朗瑪峰東絨布冰川厚度測(cè)量與地形特征分析[J]. 冰川凍土, 2012, (5):1059-1066.

作者：楊帥斌 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院第四紀(jì)地質(zhì)學(xué)博士、北京市十一學(xué)校地理教師

審核：董漢文 中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所副研究員

出品：科普中國(guó)

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