专家计算格陵兰岛和南极洲未来的冰流失和海平面上升

东格陵兰冰川

东格陵兰的冰川。出处:©Hannes Grobe

冰盖模型是预测格陵兰岛和南极冰盖未来的重要工具。然而,这些模型仍然有许多弱点。在一项国际模型比较中,14个研究小组向他们的冰盖模型提供了相同的大气和海洋数据,并计算出到2100年,格陵兰岛和南极岛海平面上升的额外贡献。对于格陵兰岛来说,结果是一致的:如果温室气体排放水平保持在同样高的水平,这个岛屿最终将失去大量的冰,导致全球海平面上升9厘米。然而,当涉及到南极时,模型的结果有很大的不同。一些人预测海平面还会上升30厘米;其他人则呼吁大幅降低上调幅度。比较结果将于今天发表在网络杂志《The》的特刊上冰冻圈

今天,在许多科学和工业部门,计算机模拟是一种标准的研究工具。然而,与流体力学专家或机械工程师相比,冰原模型师为他们的研究课题开发真实的计算机模型尤其困难,原因有二。首先,如果他们需要使用真实的冰盖测量或确认重要参数,他们自然无法在实验室中再现计算机模拟的任何过程。另一方面,某些关键参数仍然缺失。例如,对于格陵兰岛和南极洲的陆地表面如何影响冰块的滑动和流动,以及南极浮冰舌下的水有多温暖,我们仍然一无所知。如果冰原模型的建模人员需要检查他们的模型的质量,他们唯一的选择是直接将其与其他模型进行比较。

罗素河冰川融水

罗素冰川表面的融水河。信贷:科恩霍夫斯泰德

六年前,来自36家研究机构的专家开始对他们对格陵兰岛和南极冰盖的模拟进行广泛比较,并计算出(针对两种不同的气候情景)冰盖融化对2015年至2100年全球海平面上升的影响程度。冰盖模式提供的大气和海洋数据来自耦合模式相互比较项目第5阶段(CMIP5)中选定的气候模式,即用于编写IPCC第5次评估报告的气候模式。

格陵兰模型低估了气候变化的影响

当谈到格陵兰冰盖的未来时,所有模型都一致认为:它将继续减少质量,导致全球海平面上升。如果世界增长4.3度摄氏(RCP8.5情景),这些冰盖模型预测海平面将再上升约9厘米。如果变暖不那么严重(RCP2.6情景),则额外上升约3.2厘米。

融水河储存冰川

库尔冰川表面的融水河。信贷:科恩霍夫斯泰德

“对比的14个冰盖模型与我们最新的观察相符,这表明格陵兰冰盖的冰正在越来越少,尤其是在边缘地带,”马丁博士Rückamp说,他是阿尔弗雷德·魏格纳研究所的冰河学家和冰盖模型师。不莱梅港的亥姆霍兹极地和海洋研究中心(AWI),他参与了这项研究。“但从更广泛的角度来看,模型预测的从2015年到现在的质量损失远低于实际观测到的损失。简而言之:格陵兰岛的冰盖模型低估了目前由于气候变化而导致的冰盖变化。”

在一个温暖的世界里,南极洲东部的冰块将会增加

至于南极,模型的结果则更为多样。他们预测,如果温室气体排放持续保持高水平(RCP8.5),南极将导致全球海平面上升-7.8至30.0厘米。负号表示:一些模型预测,即使南极冰层的面积和体积缩小,南极对海平面上升的贡献也会显著下降。“这些模拟表明,在一个更温暖的世界里,南极洲东部会有大量降雪,那里新形成的冰将超过南极洲西部因海水变暖而失去的冰,”AWI冰盖模型师托马斯·克莱纳博士(Dr. Thomas Kleiner)解释说。他也参与了这项研究。

Fourcade冰川波特湾

波特湾的Fourcade冰川。信贷:安德斯Torstensson

对于南极洲西部,该模型预测,到2100年,冰的损失将导致海平面上升18.0厘米。然而,如果我们成功地实现了《巴黎协定》的目标,并将全球变暖限制在2摄氏度以下(RCP2.6),南极的冰损失将大大减少,导致海平面额外上升-1.4至15.5厘米。

如何解释这些结果?“在过去的40年里,我们观察到南极出现了明显的下降趋势。冰盖正在失去越来越多的冰,尤其是在南极洲西部,我们的模型也预测那里的冰会大量流失。话虽如此,模型模拟的冰川加速速度远没有我们实际观察到的那么明显,”该研究的合著者、AWI的冰模型小组负责人安吉利卡·亨伯特教授说。此外,专家们发现有迹象表明,这些模型高估了南极洲东部未来的冰层增长。她强调说:“如果我们的怀疑被证明是正确的,这也意味着这些模型低估了南极洲整体对未来海平面上升的影响。”

信心增强,但不确定性依然存在

与过去的研究相比,ISMIP6项目取得了重大进展。“这些模型产生的结果范围现在更小了。因此,我们可以对他们的预测更有信心,”Thomas Kleiner说。但是,与此同时,比较揭示了某些概念上的弱点。举个例子:在南极的模拟中,海洋对冰架和冰川的影响并没有对每个冰舌使用复杂的方法来表示。相反,这些模型依赖于大量简化的公式,这带来了相当大的不确定性。安吉利卡·亨伯特(Angelika Humbert)说:“因此,这些模型无法反映冰架底部不同的融化速度,也无法模拟实际观测到的冰川加速,这让我个人感到相当不安。”

松树岛冰川AWI

松岛冰川。信贷:托马斯Ronge

在南极模拟中发现的另一个缺点是:降水是如何表示的。为了进行精确的预估,这方面应该使用高分辨率的区域气候模式来计算。但是为了可行性,使用了来自全球模式的分辨率相对较低的大气数据。在下一轮比较中,所有这些弱点都将被消除。安杰丽卡·亨伯特说:“我们的目标是对冰盖的发展进行尽可能真实的模拟。为了做到这一点,需要选择模拟时间框架,以便将模型的结果与实际观测数据进行比较。”在这些条件下,冰模型师可以采用与流体力学专家相同的方法,使用真实世界的监测数据来验证他们的计算机模拟。

美国宇航局警告:温室气体排放可能使2100年海平面上升15英寸了解更多关于这项研究的信息。

引用:

“格陵兰冰盖对未来海平面的贡献:作者:Heiko Goelzer, Sophie Nowicki, Anthony Payne, Eric Larour, Helene Seroussi, William H. Lipscomb, Jonathan Gregory, Ayako Abe-Ouchi, Andrew Shepherd, Erika Simon, Cécile Agosta, Patrick Alexander, Andy Aschwanden, Alice Barthel, Reinhard Calov, Christopher Chambers, Youngmin Choi, Joshua Cuzzone,Christophe Dumas Tamsin Edwards Denis Felikson Xavier Fettweis Nicholas R. Golledge Ralf Greve Angelika Humbert Philippe Huybrechts Sebastien Le clec 'h Victoria Lee Gunter Leguy Chris Little Daniel P. Lowry Mathieu Morlighem Isabel Nias Aurelien Quiquet Martin Rückamp Nicole-Jeanne Schlegel Donald A. Slater Robin S. SmithFiamma Straneo, Lev Tarasov, Roderik van de Wal和michel van den Broeke, 2020年9月17日,冰冻圈
DOI: 10.5194 / tc - 14 - 3071 - 2020

“南极洲ISMIP6:作者:Hélène Seroussi, Sophie Nowicki, Antony J. Payne, Heiko Goelzer, William H. Lipscomb, Ayako Abe-Ouchi, Cécile Agosta, Torsten Albrecht, Xylar Asay-Davis, Alice Barthel, Reinhard Calov, Richard Cullather, Christophe Dumas, Benjamin K. Galton-FenziRupert Gladstone, Nicholas R. Golledge, Jonathan M. Gregory, Ralf Greve, Tore Hattermann, Matthew J. Hoffman, Angelika Humbert, Philippe Huybrechts, Nicolas C. Jourdain, Thomas Kleiner, Eric Larour, Gunter R. Leguy, Daniel P. Lowry, christopher M. Little, Mathieu Morlighem, Frank Pattyn, Tyler Pelle, Stephen F. Price, Aurélien Quiquet, Ronja Reese,Nicole-Jeanne Schlegel, Andrew Shepherd, Erika Simon, Robin S. Smith, Fiammetta Straneo, Sainan Sun, Luke D. Trusel, Jonas Van Breedam, Roderik S. W. Van de Wal, Ricarda Winkelmann, Chen Zhao, Tong Zhang and Thomas Zwinger, 2020年9月17日冰冻圈
DOI: 10.5194 / tc - 14 - 3033 - 2020

6个评论关于“专家计算格陵兰岛和南极洲未来的冰流失和海平面上升”

  1. “垃圾进,垃圾出。”

  2. 科学家不会毁灭地球,朋克暴徒才会,而真正的科学家是被毫无价值的性娱乐终结的。

  3. 是的,是的。天空要坠落多少次?

  4. 因此,这些模型并不能准确反映实际观察结果,却能推动全球政策。嗯

  5. 从印度洋或大西洋修建一条管道,将海水注入撒哈拉盆地以帮助抵消海平面上升的可行性如何?会有什么影响呢?这不仅会帮助非洲,而且会帮助世界吗?这值得考虑吗?

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