据英媒10月26日报道,世界上最大的冰山,在某些情况下其面积甚至可超过整个国家,会从南极冰盖断裂脱落。当它们在南大洋漂流和融化时,会在周围形成一个独特的环境。一切始于一道裂痕,一道非常大的裂痕。
2016年末,科学家们发现了一条迅速蔓延的裂缝,它横贯庞大的拉森C冰架,该冰架从南极半岛西部延伸至威德尔海。仅几个月后,这道裂缝就导致有史以来观测到的最大冰山之一断裂脱落进入海洋。
这块巨大的冰块面积超过5700平方公里,厚度约235米,面积超过卢森堡的两倍。一年来,这个庞然大物几乎纹丝不动,被困在南极海冰的季节性怀抱中。但随后,它开始加速向北移动,由洋流和风携带前进。
这块被命名为A-68的冰山,踏上了一段长达四年的漫长旅程,从南极海冰漂流到南大洋的一个偏远岛屿。
2020年圣诞节期间,A-68的旅程在社交媒体上引起轰动,全世界都爱上了它,从而使它成为世界上最著名的冰山之一,它穿越南大洋的旅程都引起了轰动。生态学家担心,这块巨大的冰山可能会与南乔治亚岛相撞,从而破坏当地的生态系统。这个偏远的岛屿是许多濒危物种的繁殖地,包括信天翁。
然而,在灾难发生之前,冰山逐渐解体并融化。多年来,它碎裂成更小的冰块,并向海洋中释放了数十亿吨冰冷的淡水,最终在2021年4月以一种松软的呜咽声结束了它的旅程。
在此过程中,它还改变了周围的海洋栖息地,创造了独特的条件,支持了整个生态系统的生命。科学家跟踪了A-68的诞生和消亡,能够追踪到如此巨大的冰山对周围海洋的影响。在作为冰山的短暂生命里,它成为众多物种的冰冻救生艇。现在,科学家已经分析了收集到的大量关于A-68的数据,可以讲述这块冰山的完整故事,以及它对海洋的影响。
从南极脱落
在南极洲靠近南美洲的一侧,一条长长的陆地延伸至南大洋。南极半岛是南极洲最宜居的部分,拥有许多企鹅栖息地、植物和其他繁荣的生命。
半岛东海岸毗邻拉森冰架。这些广阔的浮动冰川冰原绵延数万平方公里。冰架下的海域几乎不为人知,因为厚厚的冰层成为船只几乎无法穿越的屏障。冰层可能厚达数百米,其中只有一小部分露出海面。这层厚厚的冰冻覆盖也意味着下面的海洋栖息地和生物几千年都见不到阳光。
但冰盖并非静止不动。冰从大陆缓慢而坚定地流向大海,在那里与更薄的海冰相遇,海冰会随着季节的变换而延伸和退缩。这意味着伸入海洋的大陆冰盖永远被推向公海。偶尔,一大块冰会断裂脱落,即“崩解”,英国剑桥大学英国南极调查局的极地生态学家杰兰特·塔林说“崩解是一种自然现象”。
2017年7月,正是发生了这种现象。拉森C冰架上的巨大裂缝已存在十多年,但2016年末开始迅速蔓延,几个月后导致冰架断裂。一块约占拉森C冰架10%的冰块脱落。当时,它是海洋中漂浮的最大冰山,也是有30年记录以来第六大的冰山。
负责追踪大型冰山的美国国家冰中心将这座冰山命名为“A-68”。字母指定了它脱落的区域,A-68是从该地区脱落的、足以追踪的第68座足够大的冰山。然而,几天之内,一块碎片脱落,所以主冰山被称为“A-68a”,脱落的碎片则被称为A-68b、A-68c等。
旅程开始
A-68的诞生暴露了一片数千年来被冰雪覆盖的海床。极地科学家渴望在新情况不可避免地改变生态系统之前对其进行探索。塔林说,“当时,大家都在努力组织探险活动,想要看看这块冰山脱落后,那里会留下什么,不幸的是,冰山脱落时,周围还有大量的冰,机会就这样错过了。”
因此,在随后的几年里,大多数人都忘记了A-68a。这块巨大的冰山被周围的海冰困在原地。2018年7月,英国广播公司新闻部的乔纳森·阿莫斯将其描述为“在原地徘徊”。然而,不久后,它就陷入了一个名为威德尔环流的回旋洋流中。到了次年夏天,它已经沿着半岛海岸向北行进了250公里。
随后,它的行进速度加快。到2020年2月,A-68a冰山已抵达南极洲常年海冰的边缘。它进入了一个被称为“冰山巷”的区域,那里的强大洋流将冰山推向北方的南大洋。
这意味着A-68a正漂流经过比以往遇到的都要温暖的水域。研究人员认为它会很快解体,当2020年4月一个175平方公里的冰块脱落时,一些人认为冰山即将崩塌。但冰山仍在继续前行。
塔林表示,A-68a已成为一个几乎前所未有的冰山。“它是检测到的第六大冰山,”他说,“而且它保持了非常长的一段时间没有解体”。
当时,古气候学家罗丝安·史密斯正在谢菲尔德大学攻读极地与高山变化硕士学位确切来说,是“在家攻读”。她的导师格兰特·比格建议她研究A-68a,于是她开始利用卫星数据对其进行监测。“我每天早上醒来后的第一件事就是查看冰山移动到了哪里。”
现在,史密斯就职于英国南极调查局,并于2023年发表了她的研究成果。卫星探测到,从冰山延伸出1000公里的广阔海域上,漂浮着薄薄的一层淡水。“卫星只能告诉你海洋表层几厘米内的状况,”史密斯说。但即便是这最表层的水,也揭示了很多信息。
马萨诸塞州伍兹霍尔海洋研究所的流体动力学家克劳迪娅·切内德塞,是2023年一篇关于冰山融化的评论文章的合著者,她表示,在冰山周围发现一层淡水很正常。与周围的水相比,冰山移动得并不快。冰山表面融化的水是淡水,因为它最终是由雪形成的,因此密度比周围的盐水小。“它会浮到顶部,形成这个融水池。”
在其 3.5 年的漫长旅程中,随着冰山 A-68 的融化加速,向海洋中释放了数十亿吨淡水
碰撞路线
到2020年夏天,塔林和许多其他人意识到,如果A-68a保持完整,将构成严重威胁。这是因为洋流会将其冲向位于南极半岛东北端附近的南乔治亚岛。该岛位于一个占地50万平方公里的海洋保护区中心。
塔林说,“南乔治亚岛是一个极其丰富、充满活力的海洋生态系统,之所以如此,是因为冰川和陆源径流为周围的海洋提供了养分。”这使得南乔治亚岛周围水域的光合浮游生物得以茁壮成长,支持着南极磷虾以及更大型动物组成的丰富食物网。“那里有针对南极犬牙鱼和冰鱼的宝贵渔场,必须谨慎管理。”此外,岛上还是几种濒危物种繁殖群体的栖息地,包括象海豹、帝企鹅和漂泊信天翁。
南乔治亚岛生态系统最不需要的就是一块巨大的冰山。“我们特别担心这块冰山进入这个区域”,塔林说。首先,A-68a足够深,可以刮擦岛屿周围浅海床,破坏那里生活着的多样化生态系统。它甚至可能在近海搁浅,阻止海豹等繁殖动物在需要觅食喂养幼崽时出海。“那可能意味着这些繁殖群体在那一年的存活率会很低。”2004年,一块名为A-38b的冰山在南乔治亚岛附近搁浅数月,就曾发生过这种情况。
如果说这还不足以引起注意,那么冰山还会改变海水的化学成分,仅仅因为它主要是由淡水组成。“将大量淡水引入某一环境可能会彻底改变整个生态系统”,塔林说道。
因此,在2020年夏天,塔林开始着手安排前往冰山的探险活动。他说道,在短时间内做好这些安排“并不容易”。“但我们确实利用了这一优势,即那片区域及其周边本就有一次探险活动,不过目的完全不同。”塔林安排皇家研究船“詹姆斯·库克”号于2021年2月改道前往A-68a冰山,尽管由于疫情他不得不留在家里。他和同事们制定了一项计划,让船只横穿冰山周围的淡水层,在行进过程中测量水质和海洋生物状况。
崩塌
然后,在2020年12月,冰山开始崩塌。月初的卫星图像显示,A-68a冰山“边缘磨损”,“布满裂缝”,并且不断掉落大块冰块。
在接下来的两周里,冰山缓缓向南乔治亚岛靠近。“离得非常、非常近”,塔林说道。冰山的一角被卡在了靠近该岛的大陆架上浅水区。“那部分被卡住了,冰山的其他部分断裂开来。”被卡住的冰块在海床上刮出了一个区域。“我们还没回去调查情况有多糟糕,”塔林说道。尽管如此,他仍称之为“侥幸逃脱”。
几天后,A68a碎裂成几块,尽管这些碎片仍然足够大,会对周围环境产生影响。次年发布的一项研究发现,这次再次分裂是由强大的洋流引起的。冰山的一部分暴露在快速流动的洋流中,而相邻的部分则处于较慢的洋流中。这产生了一种强大的剪切效应,从冰山的南侧撕下一块“冰指”。以前从未见过因这种原因而崩解的冰山。
冰山崩解意味着塔林的团队不得不放弃他们的测量计划,并临时制定新的计划。但这一番折腾是值得的,因为现在的情形更加有趣。“以前有过围绕冰山的测量”,他说道,“但还没有过围绕崩塌冰山的测量。”
2021年1月底,就在“詹姆斯·库克”号抵达前不久,又有一大块碎片断裂开来。研究人员部署了机器人滑翔器,它们可以在巨大的冰块之间移动。主船必须保持安全距离,对海水进行采样。“在冰山附近进行测量是危险的”,塞内德塞说道。
冰山也开始剧烈融化。随着它在南乔治亚岛周围相对温暖的北斯科舍海海域漂流,A-68a每月变薄约7米。
A-68a的其余部分被环绕南乔治亚岛的强大洋流带回海上。“然后,它又被带得更远一些,在那里崩塌”,塔林说道。
到2021年4月中旬,只剩下一些碎片。史密斯说:“最大的一块变得太小了,不再被正式追踪为巨型冰山”。
自从从南极冰架断裂以来,在三年半的时间里,A-68a变薄,从平均厚度235米减少到168米,损失了8020亿吨冰。在2020年底至2021年初的三个月里,它向海洋中倾倒了约1520亿吨淡水,这相当于近6100万个奥运会标准游泳池的水量。在崩解达到顶峰时,每天约有15亿吨淡水涌入海洋。
这对海洋生态系统的影响将是深远的。
冰山 A-68 及其“山地”后代周围形成的淡水和咸水层为藻类和浮游生物的繁衍生息创造了栖息地
独特的生态系统
冰山在其周围形成了独特且不寻常的临时生态系统——A-68冰山就在极大程度上做到了这一点。塔林及其同事发现,冰山周围表层水中的营养物质含量升高,包括硝酸盐和磷酸盐。这些物质的浓度更常见于深层水域。似乎发生的情况是,冰山底部融化的淡水密度较低,这些淡水向下延伸至海面以下141米,从深层海水中吸收这些营养物质并将其携带至上方。
这些富含营养物质的融水主要由冰生藻类主导:这些物种更喜欢生活在冰中或冰附近。“它们能够应对极大的盐度差异,”塔林说,这使它们能够在淡水冰山水和咸海水之间移动并存活下来。
塔林表示:“你会看到这种光环效应。”冰生藻类在A-68a及其“子冰山”周围繁盛起来。这吸引了被称为浮游动物的小型动物前来觅食。塔林说,如果研究船停留的时间更长,他们可能会看到更大的动物前来捕食这些浮游动物。
这很可能包括地球上最大的动物须鲸。“只要再过几周,鲸鱼肯定会在那里繁衍生息,”塔林说。“它们非常善于找到产出地。这就是它们繁衍生息的原因。”他推测它们甚至可能知道冰山往往会在身后留下水华。“它们是真正聪明的动物。”
这座巨型冰山还影响了其周围水域的整体结构,但影响方式与大多数冰山不同。通常,淡水的注入会形成分层,即各层水叠加在一起,混合程度低于平常。塞内德塞说:“如果表层有淡水,你基本上会增加分层,你会使其更加稳定,因此更难混合。”
但在A-68a周围并非如此。“一切都发生得太快了,它完全改变了那里的整体动态,”塔林说,“发生的情况是,大量的水正在涌入。”淡水的重量将下面的水层推下,因此通常在水下50米处发现的水域条件,现在却在水下100米处发现。
在水中漂浮的任何食物颗粒也被推至更深的水域。“水团的加深产生了一种我们从未见过的效应,将这些颗粒物质一起带至深处”,塔林说。
这实际上可能增加了埋藏在南大洋底部的碳量。通常,有机物质在水中缓慢下沉,其中一部分会被吃掉,因此只有一小部分能够到达海底并被困在那里。但是,A-68a融化时淡水的巨大重量可能有助于将碳基物质更快地压至更深处,那里它们被吃掉的可能性较小。
塔林表示,从未有人报告过这种情况。这意味着像A-68这样的巨型冰山可能有助于将碳驱入深海,从而略微降低大气中的温室气体浓度。
冰山为海洋提供了重要的矿物质来源,可以吸引各种各样的生物前来它们周围觅食
未来的冰山
在很多方面,A-68都是南极洲和其他大型冰盖因气候变化而融化时所要发生情况的缩影。
首先,大量淡水涌入海洋会扰乱洋流。“单个冰山不会产生影响”,塞内德塞说,但南极洲的冰中封存着大量的水。“所有这些水都会流入海洋。”这种情况已经在南极洲海岸周围发生,但其他过程使其变得复杂。“在冰山附近更容易看到会发生什么,因为冰山较小。”
为此,塔林正在制定更大规模的冰山研究计划,旨在了解它们对海洋的影响。
自A-68以来,还出现过其他巨型冰山。塔林说,他的团队已经“纯属幸运”地从两座冰山获得了数据:“我们刚好在那个区域。”
2021年3月,A-74从南极洲脱落,就在A-68崩塌之前,它暴露出一片巨大的海底区域,那里挤满了动物。2021年5月,A-76出现。当时它是世界上最大的冰山。然后在2023年末,A-23a出现。它于1986年脱落,但迅速在威德尔海搁浅,并在那里停留了几十年。2023年12月,“RRS大卫·爱登堡爵士”号考察船探访了它,次月,另一支探险队拍摄到了海浪在其侧壁上雕刻出的洞穴和拱门,它至今仍基本保持完整。
这些冰山崩解事件会对南极洲的野生动物产生严重后果。例如,2024年5月,A-83从布伦特冰架脱落并漂流到一个新位置,这阻挡了哈雷湾一个帝企鹅种群的出海通道。这些企鹅已经处境艰难:2019年,人们发现它们连续三年未能成功抚养出许多幼崽。这座冰山构成了额外的威胁。
随着漫长的南极冬季开始,它开始移动,因此科学家们焦急地等待了很长时间,才能看到帝企鹅的命运如何。2024年9月末,英国南极调查局的彼得·弗雷特威尔告诉英国广播公司新闻说,卫星照片显示“白色冰层上有一块棕色污迹”,这表明该种群幸存了下来。
塔林说,我们需要了解这些冰山,因为气候变化正在使南极洲融化。“像这样的冰山进入冰山通道的概率越来越大,并且将会变得越来越大。”我们可以预料到,会出现更多像A-68这样的巨型冰山。