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张国立社交达人

地球自转轴倾角变化对南极冰盖融化速度的影响

印尼马鲁古海地震

北京时间1月23日,据外媒报道,随着温室气体二氧化碳浓度的增加和全球变暖,南极冰盖越来越容易受到天文尺度周期的影响,特别是地球自转轴的倾斜。新的研究发现,在过去的3000万年里,南极冰层对地球自转轴的倾斜做出了最强烈的反应,因为延伸到海洋中的冰层会接触到更热的洋流,从而加速融化过程。如果人类不控制二氧化碳的排放,到下个世纪,当旋转轴的倾斜达到冰盖融化史上的峰值时,大气中二氧化碳的浓度将接近于二氧化碳的浓度。1月14日发表在《自然地球科学》杂志上的一项研究指出,随着二氧化碳浓度超过百万分之400,全球气候将对地球自转轴的倾斜更加敏感。”大气中的二氧化碳含量是最关键的一点。”威斯康星大学的考古学家、该研究的合着者斯蒂芬迈尔斯指出。如果同时满足高二氧化碳浓度和大自转角的条件,几公里厚的南极冰盖将受到致命的撞击。在过去的40000年里,地球自转轴的倾斜度一直在不断变化,“就像一把容易前后倾斜的椅子”。目前倾角约为23.4度,但曾一度小到22.1度,或大到24.5度。旋转轴的倾斜角决定了阳光直射地面的时间和位置,从而对气候产生影响。为了重建南极冰盖对自转轴倾斜的响应历史,迈尔斯和他的合作者利用了地球气候历史的几个不同来源的信息。其中之一是海底一种叫做底栖有孔虫的单细胞生物遗留在海底的碳酸钙。这种生物在自身周围分泌一层碳酸钙,这相当于在全球范围内留下了海洋和大气化学的连续记录。南极洲周围的沉积物记录也提供了有关气候历史的另一个信息来源。(气候史是新西兰惠灵顿维多利亚大学的古气象学家Richard Levy的课题,他是这项研究的合着者。)研究人员从海床上钻取沉积物,并记录了过去的气候信息。例如,冰川在其所在位置留下独特的土壤、沙子和砾石混合物。因此,这些钻孔岩心可以详细反映冰川的位置。然而,这些记录中有一些空白。利用这两个来源的数据,冰回收研究人员成功地将3400万到500万年前的南极历史拼凑在一起。利维指出,南极洲的第一个大冰盖大约在3400万年前形成,而常年存在的海冰直到300万年前才变得正常,那时二氧化碳降到百万分之400以下。从3400万年到2500万年前,大气中的二氧化碳浓度一直很高(百万分之600到800),南极洲的大部分冰都在陆地上,与海洋没有接触。在此期间,南极冰盖的变化对地球自转轴的倾斜相对不敏感。在1300万到500万年前,二氧化碳浓度再次下降,达到约200百万分之一。这时,海冰变得越来越普遍。在冬季,整个开阔海域都会形成一层冰壳,只有在夏季才会变薄。在此期间,冰对地球自转轴倾斜的敏感度进一步下降。科学家还不完全理解为什么冰盖对旋转轴倾斜的敏感度会发生变化,但答案似乎与冰盖和海洋之间的相互作用有关。当倾角较大时,极地温度较高,赤道与两极温差较小。因此,风和洋流的规律将发生变化(主要由温差决定),最终导致更多的暖流流向南极边缘。当冰盖主要位于陆地上时,海水不会接触到冰盖。但是一旦冰盖接触到海水,温水就会产生重大影响。海冰似乎能够阻挡部分海水,减缓冰盖的融化趋势。但是,如果二氧化碳浓度高到足以融化海冰,这些暖流就不会像陆地一样。在这种情况下,地球自转轴倾斜的影响似乎是最大的。上次发生这种情况是在2450万到1400万年前。从这个历史观点来看,南极洲的未来可能并不乐观。2016年,地球大气中的二氧化碳浓度超过400份/百万,将永远保持在这一水平之上。利维指出,上一次二氧化碳浓度达到如此高的时候,南极洲周围没有一年一度的浮冰。如果温室气体排放像今天一样继续下去,目前的海冰也将减少。”莱维说:“我们将在数百万年前重返地球。”“南极洲脆弱的海冰将感受到目前旋转轴大倾斜的影响,南极边缘的海洋变暖将继续加剧。”1月14日,另一组研究人员报告说,南极冰盖的融化速度是10年前的10倍。研究人员发现,在1979年至1990年间,南极洲每年损失约400亿吨冰。但在2009年至2017年期间,南极冰盖的年平均损失达到2520亿吨。研究人员正在寻找在这三个时期影响冰盖对地球自转轴倾斜敏感性的小变量。但主要的信息是清楚的。”“南极海冰显然非常重要,”利维说。我们需要继续努力实现减排目标。”

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