9000年曆史的冰層融化表明南極洲崩塌的速度有多快

研究結果表明，南極冰層退縮並不局限於單一區域，而是可以通過海洋連接擴散到各個區域，從而擴大大陸範圍內的冰損失。這一過程中，一個地區的融水加速其他地區的融化，被稱為“正級聯反饋”。了解這種連鎖反應可以幫助我們了解為什麼南極冰蓋在遙遠的過去和現代都本質上不穩定。

重建古代冰蓋的崩塌

該研究旨在確定數千年前南極洲東部大面積冰損失的原因。

東南極洲冰蓋含有地球一半以上的淡水，如今一些沿海地區的冰已經在流失。了解這些巨大的冰系如何應對過去的溫暖時期，為了解現代氣候變化下它們的未來提供了寶貴的線索。為了追溯這段歷史，研究小組分析了從宗谷海岸日本昭和站附近的呂佐夫-霍爾姆灣收集的海洋沉積物岩心。這些都與 Dronning Maud 地區的地質和地貌調查相結合。

這些沉積物是在 1980 年至 2023 年間日本南極考察 (JARE) 數十年中獲得的，包括最近的破冰船採樣。 希拉斯。研究人員利用沉積學、微古生物學和地球化學分析以及鈹同位素比 (10Be/9Be) 的測量，重建了海灣地區過去的環境變化。他們的數據表明，大約 9000 年前，極地海洋 (CDW) 溫暖的深水升入海灣，導致漂浮冰架崩塌。一旦這些冰架崩解，它們失去結構支撐就會使內陸冰加速向海洋移動。

建模揭示了海洋的級聯反應

為了確定為什麼在那段時期溫暖的深水加劇，研究人員運行了氣候和海洋環流模型。這些模擬表明，來自南極洲其他地區（包括羅斯冰架）的融水遍布整個南大洋。淡水的湧入補充了海洋表面，促進了垂直分層並防止寒冷的表層水在下面混合。

結果，溫暖的深水能夠更容易地移向東南極洲的大陸架。這就形成了一個促進循環：融水增加了分層，進而增強了溫暖水流，導致更多融化。模型顯示，這種相互關聯的“級聯反饋”可能會導致南極洲某個區域的融化通過大規模海洋環流模式刺激或加速其他區域的冰損失。

一個響徹數千年的警告

這項研究提供了一些迄今為止最明確的證據，表明當地球變暖時，南極冰蓋可能會發生大範圍的自我強化融化。儘管這一事件發生在全新世早期，當時全球氣溫自然高於上一個冰河時期，但相同的物理過程在今天仍然具有相關性。

最近的觀測表明，西南極洲冰蓋的部分地區——例如思韋茨冰川和松島冰川——已經隨著其下方溫暖的深水滲出而迅速消退。如果現在發生類似的級聯反應，局部融化可能會蔓延並加速整體冰層流失，從而導致全球海平面更快上升。

國際合作和全球影響

NIPR、日本地質調查所（AIST）、日本海洋地球科學技術機構（JAMSTEC）、東京大學、高知大學、北海道大學以及來自新西蘭、西班牙等國家的合作夥伴等30多家機構參與了該項目。

這項大規模合作結合了實地調查、海洋沉積物研究、宇宙核素測年以及先進的氣候和海洋模型，以重建南極冰海系統的演化過程。

菅沼教授強調了這些發現的更廣泛意義：“這項研究提供了必要的數據和建模證據，將有助於更準確地預測南極冰蓋未來的行為。這項研究中確定的級聯反饋有助於強調這樣一種觀點，即微小的區域變化可以產生全球影響。”