研究称放大反馈或致格陵兰冰盖在高排放情景下近乎完全消失

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格陵兰拥有全球最大的冰盖之一。研究人员指出,若其大规模融化,将成为全球海平面上升的重要来源之一。Chloë Paice及其同事在期刊《冰冻圈》发表的新研究显示,在强烈变暖和高温室气体排放情景下,格陵兰冰盖可能随时间显著缩减,并在长期尺度上接近完全消失。

格陵兰冰盖所含冰量足以使全球海平面上升约7.4米。研究提到,自1990年代以来,格陵兰冰盖质量损失速度持续加快,其中约一半来自表面融化,另一半来自冰盖与海洋接触区域的冰崩落。

长期预测的不确定性与建模方法

研究团队表示,尽管观测数据增加、模型不断改进,但冰盖长期行为及其与气候系统相互作用仍存在显著不确定性。以往长期预测多依赖全球气候模型,但这类模型往往难以充分刻画格陵兰地区的关键过程,例如降水与风场模式。

为此,该研究采用不同路径,将格陵兰冰盖模型与专为极地设计的区域气候模型进行耦合,以更细致地反映区域大气过程对冰盖变化的影响。

在SSP5-8.5情景下的千年尺度模拟

在耦合框架下,研究人员在高排放未来情景(SSP5-8.5)中开展模拟:先覆盖未来300年,随后将气候条件保持不变,并将耦合模型持续运行至3000年。研究称,这一设置使团队得以在极长时间尺度上检视冰盖与大气之间的放大反馈机制。

反馈机制的演变:从稳定到放大

第一作者Chloë Paice在论文中表示,关键不仅在于融化的冰量,还在于冰盖与大气之间的相互作用。模拟显示,在最初几个世纪,主要由风速变化驱动的稳定反馈占主导:冰盖边缘风场模式变化一度降低融化速率,从而在一定程度上减缓质量损失。

但研究指出,这种局面会随时间发生变化。约从2300年起,放大反馈开始占据主导地位。其中最重要的机制之一是“融化—高程反馈”:随着冰盖变薄、表面高度降低,地表温度上升,进而进一步加速融化。

研究还显示,气温升高会提高降雪中降雨所占比例;同时,总降水量减少,因为冰盖高度降低削弱了空气抬升、冷却与凝结过程,使新冰积累显著下降。此外,模拟结果表明,大气水汽与云量增加会带来额外增温效应。

在这些过程共同作用下,冰质量流失出现加速。研究称,在完整纳入上述反馈的模拟中,格陵兰冰盖在千年末几乎失去全部冰量,可能对全球海平面上升贡献超过7米。

对海平面上升评估的含义

Paice表示,冰盖与大气之间的反馈在高变暖情景下最终会变得非常强烈,使冰盖基本失去稳定性;未纳入这些相互作用的模拟可能会显著低估总质量损失。

研究强调,在长期海平面上升预测中明确纳入冰盖—大气反馈的重要性,并指出高分辨率区域气候模型对于刻画相关过程具有关键作用。结合当前观测到的质量损失加速趋势,研究认为,在持续高变暖条件下,格陵兰冰盖在长期内可能大幅消失,并对全球沿海地区带来深远影响。


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