| [小科普：随我看地球-VI(中集)] 引起南极”末日冰川”的元凶究竟是什么？ 章纪君 接上集： 如前所述，当前公认的是暖流引起思韦茨冰盖的崩塌，而暖流的初始来源是高温高盐的墨西哥湾流(俗称湾流 - Gulf Stream). 湾流并非一股普通的海流，它是世界上第一大海洋暖流. 湾流虽然有一部分来自墨西哥湾，但它的绝大部分来自加勒比海. 当南、北赤道流在大西洋西部汇合之后，便进入加勒比海，通过尤卡坦(Yucatan)海峡，再沿墨西哥湾海岸流动, 绝大部分急转向东流去，从美国佛罗里达海峡进入大西洋. 由于受到地球自转引起的柯氏力和埃克曼输送(Ekman Transport)及纽芬兰水下大礁石(Grand Bank)的影响，这支进入大西洋的湾流起先向北，然后向东横跨大西洋，流向西北欧的外海，然后一直向北流进寒冷的格林兰海, 另有一部分则向东进入西非海域和加纳利Canary)冷流混合后南下. 其厚度为200～500米, 流速为2.05米/秒. 墨西哥湾流是一股强大的洋流, 输送的水量比西北太平洋的黑潮(Kuroshio Current)大1.5倍. 它在佛罗里达海峡的输送量每秒高达3,000万立方米(30斯沃德鲁普-Sv). 当它经过纽芬兰南部时，这个比率增加到150Sv. 其温度范围为8到19oC (46.4 to 66.2oF)，盐度为35.10‰到36.70‰.这支高温高盐墨西哥湾流直接通过德雷克海峡西进阿蒙森海的可能性很少. 它主要是和南下的大西洋深层流(NADW)混合在一起构成大洋输送带(Great ocean Conveyor Belt)，然后东出威德尔外海，再与南极环极流(ACC)汇合，循环于南极洲外海. Pettit教授（个人交流，2022年1月4日)和”BBC天伦网”作者都持这个观点(BBC, 南极“末日冰川”：融化速度惊人之谜真相大白, 2020年9月12日).
提起南极环极流(ACC), 大家也许知道，南极洲被一股强大的顺时针流向的南极环流所环绕，并与全球温盐环流连在一起，尤其是北大西洋的海流. ACC环绕三个大陆海角, 即厄加勒斯角(非洲), 东南角(澳大利亚)和合恩角(南美洲). ACC连接大西洋、太平洋和印度洋，这是它们之间交流的主要途径, 绕极一圈行程20,000余公里. ACC也促使罗斯海和威德尔海涡流(Gyres)的生成. ACC是南大洋的主要环流，其平均输送量估计为100–150斯维尔徳鲁朴(Sverdrups-Sv，1 Sv等于1百万立方米/秒), 其平均速度大约为10厘米/秒或0.2节到100厘米/秒或2节. 美国Hoods Hole海洋研究所发现在思韦茨附近流速较低(美国Hoods Hole海洋研究所, Dive and Discovery Expeditions to the Seafloor, 2021, vol. 3, no. 21). ACC在德雷克海峡的总运输量估计约为135 Sv，大约是世界上所有河流运输量总和的 135倍. 在印度洋的流量相对较小，在塔斯马尼亚南部的流量达到147 Sv左右. 由于缺乏与南极洲相连的任何陆地阻挡，使温暖的海水远离南极洲，导致该大陆能够维持其巨大的冰盖. ACC的另一个名称是西风漂移. ACC环流是英国天文学家Edmond Halley于1699-1700年HMS Paramour探险船远征期间对该地区进行勘测时首次发现的. 然而，对于海洋暖流是不是导致思韦茨冰川崩融的主因问题，我认为仍有商榷之处，理由有6： 1, 如上所述，湾流汇入ACC绕极旅行了20,000余里，为时200余天后, 其强度和温度已经明显减弱(如下图红框所示). 从图中的绿色深度可以看出，此流到达思韦茨外海后，强度最弱，大约每秒在0.09-0.15米之间（0.53m/S为一节)，或更低. 和东部南极相比，对冰架的侵蚀作用已经明显减弱，应是东强西弱，而非西强东弱．
环极流流速度图（米/秒=m/S) 2, 东部南极有8个海上冰架，其中埃末里(Amery)冰架是南洲第三大冰架. 所有这些冰架不仅没有受更强大的ACC海流侵蚀和融化，反而每年的冰量都在增加, 例如从2002年到2010年，东部南极每年增加600亿吨的冰. BBC天伦网认为东部冰盖没有被消融的原因是因为东部冰盖普遍处于地形高的陆地上，这似乎不是一个最合理的解释． 2，有人认为西部南极冰川的崩塌和空气中的二氧化碳升高有关. 加州大学的Richard Alley教授认为如果人类持续地减少温室气体排放，思韦茨冰川恶化是可以控制的(见Peter Sinclair, Can shearing of Thwaites glacier slow or stop if humans control greenhouse gas emissions? Yale Climate Connections, Nov. 20, 2020). 如果真是这样，那么我们就很难解释为什么东部冰川几乎不受二氧化碳的影响. 4, ACC的深度为2000-4000米，宽为2000公里，其温度为1-5摄氏度, 随季节变化，在表面以下400米的深处温度为2摄氏度, 这个温度在环南极海洋中应该是历史常态，而在思韦茨冰川边缘用AUV潜水器测得水温在1.5-2摄氏度左右，这个数字和ACC的固有温度相当. 这就产生一个问题：为什么在几十年前ACC沒有对思韦茨冰架构成威胁，而在近几十年却会构成如此之大的威胁？ 5，有科学家认为，冰盖破碎融化在海水中，可以导致海水降温1-2摄氏度. 如果是这样，那么AUV潜水器测得的2摄氏度可能是个“假温度”，真正的温度应该是实测温度减去融冰产生的温度, 换言之，假如没有融冰效应，AUV也许可以测得3-4摄氏度的温度. 那么，问题是这个多余的1-2度温度从何而来？这点将在本文后面试释. 另外值得一提的是，由于受浮冰和其他因素的影响，调查船和AUV潜水器尚未进入东部冰架(Eastern Ice Shelf - EIS)底下的海槽进行水文等各种要素的测量，距离接地线尚远(Wahlin等, Science Advance, 2021, vol. 7, no. 15). 这样我们对EIS冰下海槽的水文地质信息收集无疑有所限制． 6, 根据加拿大电视台CTVNews于2018年4月11日报道：全球暖化正在使大洋环流(即大洋输送带)减弱，类似的报道还有若干. 究其原因是因为北极和格陵兰冰川融化，注入大量淡水进入格陵兰海，使表层水密度降低而浮在表面不得下沉，使格陵兰海失去了水泵的作用，不易挤压出深层水以强化南下的大洋输送带. 全球输送带的减弱势必减弱环极流(ACC), 从而也减弱了它对思韦茨等极地的冰架的侵蚀作用. 换句话说，近期的ACC对冰架的破坏应该比几十年前更弱，而非更强. 这点也和思韦茨冰川的快速融化相矛盾． 总之, 以上6种现象似乎都不能有力支持思韦茨冰川是受外部暖流和大气中二氧化碳的影响. 因此，我们比较有理由推测西部南极冰川应该还有其他驱动力的控制. 为了证明这个想法，我查阅了若干有关南极洲的地质构造和地热方面的资料，结果还真其事，那可能就是冰川以下的地壳暖化． 作者简介： 章纪君博士，1982年12月赴美国纽约哥伦比亚大学拉蒙特地质研究所(Lamont-Doherty Geological Observatory)研究海洋浮游有孔虫；1984年赴美国田纳西州Vanderbilt 大学学习海洋钙质超微浮游生物; 自1987年至2013年在美国自然历史博物馆微体古生物出版社和拉蒙特地质研究所从事特殊出版物编辑，海洋古生物及生物地层学和天外物质的研究。1991年进入加拿大哈里法克斯的达尔豪斯(Dalhousie)大学深造，1996年取得博士学位。在学期间获奖情况：1996-1999年：美国弗罗里达大学美国国家科学基金会 (NSF) 的博士后资助。1993-1996年连续四年获达尔豪斯大学研究生 Izaak Walton Killam 纪念奖学金。1994年获美国地质学会 (GSA) 学生研究奖。1993年获美国全球一年一度一人的Cushman 基金会学生奖。1991-1993年连续二次获达尔豪斯大学研究生奖学金。1991-1996仼达尔豪斯大学助教。 1997年在法国Anger大学地质系做访问教授。2000年后在利比亚－美国合营公司－”绿州石油公司”任实验室主任，从事古生物，地层和古盆地重建工作， 同时担任石油公司的地质，古生物学的教育培训工作。 出版物二部书，中文版一部由”海洋出版社”出版, 合著1988, 438pp; 另一部英文版由Springer-Verlag 出版社出版, 合著, 1985, 370pp. 1985-1986期间曾参与中国的“辞海”汇编。 在”海洋出版社”1988年专著一书中，命名了16个第四纪底栖有孔虫新物种. 另外在美国 ”Micropaleontology”1995年一文中，命名了一个渐新世(Oligocene)的浮游有孔虫一个新属(Protentelloides) 和二个新种(Protentelloides primitiva 和Protentelloides dalhousiei). 出版文章20余篇，发表于各种科学杂志上, 如Palaios,Deep Sea Research, Marine Micropaleontology, Micropaleontology, Paleoceanography, Geology, Oceanography Acta Sinica等.为绿洲石油公司撰写内部专业报告20余篇. |
