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標題: [科人] 南極冰原蠢蠢欲動
時間: Tue Mar 25 20:34:18 2008
作者: yopoyopo (警告逃妻) 看板: AAAAAAAA
標題: [科人] 南極冰原蠢蠢欲動
時間: Tue Mar 25 13:48:59 2008
http://mag.udn.com/mag/newsstand/storypage.jsp?f_ART_ID=113362
南極冰原蠢蠢欲動
‧科學人 2008/03/19
冰原底下最新發現的大量液態水，證實全球暖化對冰原的破壞可能已經嚴重到超乎想像
。即使冰原沒有融化，滑入海中的碎冰，也會使海平面上升。
【文／貝爾（Robin E. Bell）；翻譯／姚若潔】
重點提要
■格陵蘭和南極這兩處陸上冰原所含的水，足以使全球海平面上升超過60公尺。
■在冰原底下，有河川、湖泊與融水構成的複雜「水道系統」，這些水是巨大的冰流向海
洋時的潤滑劑。
■數千年來，排到海洋的冰，與降雪達成平衡，但當溫暖的空氣或表面的融水進一步潤滑
冰流或除去其自然障礙時，大量的冰便往海的方向踉蹌而去。
■氣候變遷估計海平面上升潛力的模型，忽略了冰下水與大量冰流移向海洋的效應。
我們的P-3飛行實驗室掠過冰凍的威德海表面時，我緊緊伏貼在機艙板上，透過飛機底部
的窗口往外看，海豹、企鵝、冰山一一在眼前放大又縮小，從150公尺的高度往下看，每
樣東西都像玩具，唯一例外的只有巨大的冰棚。這些看起來無限延伸的冰棚，厚度相當於
好幾個足球場的長度，在南大洋上圍繞著冰原懸浮，而冰原則覆蓋了整個南極大陸。1980
年代中期，我們的飛行完全是為了調查：一旦從智利南部的基地出發之後，我們有12個小
時的時間都得待在空中，所以有很多時間和飛行員聊天，談論在冰棚上的迫降，這不是隨
便聊聊而已，不只一次，飛機的四具引擎之一失去動力；而在1987年，拉森B冰棚和南極
洲半島之間的巨大裂隙變得更明顯時，我們很清楚知道：緊急迫降可不只是輕輕碰觸一下
而已。
這個裂隙也不禁讓我們猜想：超過一萬年以來，冰棚都看似穩定，有沒有可能是因為下方
的海水溫度夠高，才使這些巨大的冰塊破裂？
將近10年後，我的一位同事──來自美國國家冰雪資料中心的史坎波斯（Ted Scambos）
，從氣象衛星影像上注意到我看到的那片冰棚產生了變化，他發現白色冰棚上開始出現雀
斑一樣的深色斑點，隨後，彩色影像顯示，這些深色斑點其實是鮮豔的深藍色。全球氣候
變遷對南極洲半島加溫的速度，超越地球上所有地方，拉森B冰棚的部份表面正融化成藍
色的池塘。已故的冰河學家羅賓（Gordon de Q. Robin）與美國西北大學的冰河學家惠特
曼（Johannes Weertman）早在幾十年前已經提出，表層的水有可能使冰棚裂開。史坎波
斯了解到這些池塘可能正在鑿穿冰棚、直通底下的海水，使得整片冰棚破裂。不過，那時
還沒有任何事情發生。
拉森 B 冰棚碎裂成浮冰
然而，南極的平靜只維持到2001~02年夏天。2001年11月，史坎波斯接到一個他至今仍印
象深刻的消息：來自阿根廷南極研究所的冰河學家史克瓦卡（Pedro Skvarca），正試著
在拉森B冰棚上進行野外調查，但是到處都是水，而且正在產生很深的裂痕。史克瓦卡發
現自己根本動彈不得，也不可能工作。到了2002年2月底，水塘開始消失，水流光了──
其實是水已經鑿穿了冰棚。同年3月中，驚人的衛星影像顯示，拉森B冰棚碎裂了一大塊，
面積足有3328平方公里，比美國羅德島州還要大。冰棚支離破碎，只留下一堆浮冰，像艦
隊一般；這些冰塊大的像曼哈頓島，小的差不多像一台微波爐。我們飛行研究的緊急降落
點過去數千年來都很穩固，現在也不見了。3月20日，史坎波斯從衛星影像取得的冰棚坍
塌照片，刊登在《紐約時報》的頭版，震驚世人。
忽然間，全球暖化導致冰寒極地快速變化的可能性，變得真實了起來。不久後的8月，彷
彿是為了更加強調這個可能性，在地球的另一邊，海冰量創下了歷史新低，而格陵蘭冰原
表面的夏季融化量，也遠遠超過之前的觀察。格陵蘭的融水也同樣會湧入冰原的裂縫，並
切出洞隙（稱為冰河壺穴）；理論上這些水會潛入冰原底下，同時也把夏天的熱度帶下去
。在拉森B冰棚，這些水會與下方的海水混合，在格陵蘭則不同，融水可能與底下的泥土
混合，在基岩上形成一層泥漿，導致冰和岩石的交界面彷彿抹上一層油或潤滑劑。不過，
不管是何種機制，格陵蘭冰原正從岩石上方加速向海面滑動。
近來，我和同事參與了正在進行中的國際極地年研究，因此也追蹤測繪位於南極冰原底下
的「水道系統」。雖然大部份使南極冰原底部變滑的液態水並不一定是從表面而來，但仍
具同樣的潤滑效果，而且某些冰原的反應也會加速滑動與崩裂。
為什麼這些狀況如此惱人，又為什麼我們這麼亟需了解？全球有1/3的人口生活在海拔91
公尺以下，而且世界上最大的都市幾乎都臨海。每600立方公里的冰塊從陸地進入海中，
全球的海平面就會上升約0.15公分。這聽起來似乎不多，可是想想目前地球上最大的三片
冰原所擁有的冰量：如果西部南極冰原消失，海平面會上升5.7公尺；格陵蘭冰原消失，
會再增加7.2公尺；而東部南極冰原還可以再為世界海洋增高51公尺；全部加起來幾乎有
63.9公尺。（自由女神像從基座到火炬的頂端約有45公尺。）對於冰原的內部移動與向海
推進，液態水扮演著至為關鍵的角色，而它的重要性直到不久前都還被低估。知道液態水
如何形成、在何處發生、氣候變遷如何強化它對極地冰的影響，對於全球暖化影響海平面
高度的預測與準備，都是非常重要的。
冰原傳來的隆隆聲
長久以來，冰河學家便注意到冰原是會改變的，只是研究者單純假設它們的改變是逐步且
緩慢的，就好像我們用碳14定年法推論出來的尺度，而不是像拉森B冰棚崩裂的事件可以
用日曆來記錄。理論上，雪會在冰原的中心地帶囤積（主要來自蒸發的海水），囤積量大
約等於冰原在海邊融化與斷裂成冰山的量。以南極為例，到達海邊的冰有90%是由冰流帶
去的，冰流是巨大的冰輸送帶，厚度與旁邊的冰原厚度相當（1000~2000公尺）、寬約95
公里，從海邊往內陸「上游」延伸，可達800公里長。冰流穿越冰原而移動，當它踉蹌前
進時，會在兩側留下冰隙並形成缺口。在冰原接近海洋的邊緣，冰流一般的移動速度是一
年200~1000公尺，周遭的冰原則幾乎不會移動。
然而，長期的冰平衡只是一種理想狀態，真實的冰原並不是永久固定在地球上的。舉例來
說，冰心研究顯示，格陵蘭冰原在久遠以前曾經比現在要小，尤其是在12萬年前的最近一
次間冰期，那時全球溫度也高。2007年，瑞典哥本哈根大學的威勒斯雷夫（Eske
Willerslev）帶領一個國際團隊，試圖找尋冰原底下的DNA，以求得古代生態系的證據。
他們還原出來的格陵蘭，直到40萬年前還是一片覆蓋著針葉樹的綠色大地，甚至還有甲蟲
與蝴蝶等無脊椎動物。簡言之，當全球溫度增高時，格陵蘭冰原就會縮小。
目前，格陵蘭冰冠的降雪量其實正在增加，這應該是氣候型態正在改變之故；然而其冰原
邊緣的大量流失，卻仍舊使冰的總量減少。冰原邊緣的海拔高度正迅速降低，而衛星測量
發現到重力作用的小幅度變化，也證實冰原的邊緣正在減損。速度的測量則指出，主要的
注出冰河（與山脈相連的冰流）向海移動的速度正在增加，尤以南邊為甚。沿著注出冰河
，冰河地震發出的隆隆聲也越來越頻繁。
就像格陵蘭冰原一樣，西部南極冰原也正在流失。如同格陵蘭冰原，在不久之前的地質時
代，西部南極冰原也曾經消失，所以理論上有可能再次發生。在西部南極冰原的鑽孔底部
，美國北伊利諾大學的謝瑞爾（Reed P. Scherer）發現只有在開放的海洋條件下才會出
現的海洋微生物化石。化石的年齡顯示，這些生活在開放水域的生物，生存的年代可能並
不很遠，距今僅有40萬年。從它們的出現可以推論，西部南極冰原在當時應該不存在。
過去3000萬年間，在地球溫度的高低變化之中唯一持續存在的，只有東部的南極冰原，因
此東部南極冰原是目前為止最古老也最穩定的冰原。它許多地方的厚度超過3公里，體積
大約是格陵蘭冰原的10倍。它在3500萬年前南極洲與南美洲分開時首次形成，同一時期全
球二氧化碳量降低，東部南極冰原的內部似乎稍有增長，不過觀察者也偵測到邊緣的冰量
有局部損失。
冰原為何加速流失？
是什麼作用導致了格陵蘭與西部南極冰原的冰流失？大家可能猜得到，根本原因在於冰原
上加速流動的冰流與注出冰河把冰帶到海裡，這些新加入海水的冰體額外佔去水中的空間
，於是造成海平面的上升。（或許值得一提的是，漂浮在海上的冰棚，不管是斷裂或融化
，都不會影響海平面的高度，原因是浮冰在水中排開的水重等於冰塊本身的重量；冰融化
後，重量不會改變，但新的體積變得比較小，正好填滿先前在水中所佔的空間。）
過去五年來，對於促使冰加速移動的作用，研究者得到了兩個重要的新見解。首先，冰流
的底部如果遇到泥漿、融水或甚至很深的湖泊，間歇地潤滑冰流的路徑，冰流便有可能會
忽然加速。其次，如果海上的冰棚（漂浮在南極周圍的南大洋）或冰舌（狹長的冰棚，與
某個注出冰河連接，在格陵蘭的峽灣地區很常見）斷裂，它們龐大的質量便無力阻擋冰流
向外流動。舉例來說，注入拉森B冰棚的冰河，在2002年拉森B冰棚破裂之後，速度便劇烈
加快，這些本來受到阻擋的陸域冰流與冰河，彷彿被拔掉了瓶塞，很可能加速朝海移動，
最終會增加海水的總體積。
冰河學家很久以前就認為還有第三種加速冰原滑動的原因，和第二種原因密切相關。正如
拉森B冰棚破裂後加速流動的冰河，如果溫暖的海流把冰棚變薄了，滑向那片冰棚的冰原
速度也會加快。在西部南極的阿曼森海域，冰原表面每年降低1.5公尺，冰原滑動的速度
則加快了10%，兩者顯然都源自於冰棚變薄。
【完整內容，請參閱科學人2008年第73期3月號】
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