融化的冰川使南部海洋凉爽
2020-05-18
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藏在南极洲地球最底部的南洋从未如此容易研究。它极富挑战性的条件使它，除了最勇敢的探险家之外，其他人都无法承受。然而，对于气候建模者而言，南大洋的地表水面临着另一种挑战：它的行为方式并不像他们预测的那样。麻省理工学院地球，大气与行星科学系（EAPS）的塞西尔（Cecil）和艾达·格林（Ida Green）海洋学教授约翰·马歇尔（John Marshall）研究组的博士后Craig Rye说：“它比预期的模型更冷，更新鲜。”
近几十年来，随着世界变暖，南大洋的地表温度已经降低，每个冬天在地表结晶的冰量都在增长。这不是气候模型所预期的，最近在《地球物理研究快报》中接受的一项研究试图消除这种差异。该论文的主要作者Rye说：“本文的依据是，根据模拟应该发生的情况与我们观察到的结果之间存在分歧。” Rye目前正在纽约的NASA戈达德空间研究所或GISS进行远程研究。市。
该论文的合著者马歇尔（Marshall）和GISS的麦克斯韦·凯利（Maxwell Kelley），加里·罗素（Gary Russell），加文·施密特（Gavin A. Schmidt）和拉里萨·纳扎连科（Larissa S. Nazarenko）共同表示：“这是气候界的一个难题。” 哥伦比亚大学地球研究所的James Hansen；和埃克塞特大学的Yavor Kostov。大约有30种气候模型用于预测气候变化带来的世界变化。根据马歇尔的说法，这些模型与最近对南大洋表面温度的观测结果不符，这给科学家们带来了一个问题，拉伊，马歇尔及其同事打算回答：当地球的其余部分处于冰冷状态时，南大洋如何降温？变暖？
这不是马歇尔第一次调查南大洋及其气候趋势。2016年，Marshall和Yavor Kostov博士'16 发表了一篇论文，探讨了驱动观察到的海洋趋势的两种可能的影响：温室气体排放和西风（由于南极臭氧空洞的扩大而增强），将冷水从非洲大陆向北吹。两者都解释了南大洋的一些降温现象，但并非全部。马歇尔说：“我们结束了那篇论文，说还必须有其他东西。”
还有其他可能是融化的冰川释放出的融水。Rye在英国南安普敦大学攻读博士学位期间曾研究过冰川融化对南大洋的影响，并考察了其对海面高度的影响。“从那时起，我一直对冰川融化在南部海洋气候趋势中发挥作用的潜力感兴趣，” Rye说。
该小组最近的论文使用了对GISS全球气候模型进行的一系列“摄动”实验，在该实验中，他们突然引入了南极洲附近固定的融水增加量，然后记录了该模型的响应方式。然后，研究人员将模型的响应应用于先前的气候状态，以估计气候对观测到的强迫有何反应。然后将结果与观察记录进行比较，以查看是否缺少因素。此方法称为后播。
马歇尔将摄动实验比作走进一个房间并面对您不认识的物体。马歇尔说：“您可能会轻率地看看它是由什么制成的。” 他解释说，扰动实验就像用冰川融化，温室气体排放和风等输入来破坏模型，以揭示这些因素对观测到的气候趋势的相对重要性。
在他们的预测中，他们估计如果每年添加多达750千兆吨的融化水，在工业化前的南大洋（在人为气候变化之前）会发生什么情况。根据对浮冰架和海平面以上冰盖的观测，估计有750吉吨的融水量。一千兆吨的水非常大-可以填满40万个奥林匹克游泳池，这意味着750千兆吨的融化水相当于每年将3亿个奥林匹克游泳池的水倒入大海。
当这种冰川融化的增加被添加到模型中时，它导致海面冷却，盐度降低以及海冰覆盖范围的扩大，这与过去几十年来在南大洋观察到的趋势一致。他们的模型结果表明，融水可能是先前被误解的南大洋降温的主要原因。
该模型表明，气候变暖可能通过增加南极洲冰川的融化速度，以反常的方式推动了更多的海冰。根据马歇尔的说法，该论文可能解决了南大洋的预期与观测之间的脱节，并回答了他和科斯托夫在2016年指出的难题。“缺失的过程可能是冰川融化。”
黑麦（Rye）和马歇尔（Marshall）等研究有助于预测地球气候的未来状态，并指导社会做出如何为未来做准备的决策。通过对南大洋的气候趋势进行预测，他们及其同事确定了另一个过程，必须将其纳入气候模型。“我们试图做的就是在历史记录中建立这种模式，”马歇尔说。现在，该小组可以进一步用“如果？”来探究GISS模型的响应。冰川融化情景，以探索南洋可能要储存的东西。
