Climate responses to Antarctic meltwater depend on the timing of meltwater release

南极洲的冰盖不仅仅是冰冻的地貌；它们是锁在固体形式中的巨大淡水库。随着全球变暖，这些冰开始融化，将淡水注入周围的南冰洋。科学家们早已知道，向咸咸的海水中加入淡水会改变水的运动方式以及全球热量的分布。当淡水停留在海洋表面时，它就像一个盖子，阻止了温暖深层海水与寒冷表层水的混合。这可以冷却表层空气，并改变调节地球气候的强大洋流。因此，研究人员几十年来一直试图预测融化的冰量将在未来几个世纪内如何改变我们的天气和海平面。

由挪威研究中心大卫·钱德勒（David Chandler）及其团队领导的一项新研究为这个问题提供了全新的视角，挑战了以往研究中经常出现的戏剧性情景。该团队使用了一套复杂的地球气候系统计算机模型，来模拟在变暖世界中最可能发生的冰川融化速率下，会发生什么情况。他们发现，如果冰以稳定且可能的速度融化，全球气候的反应出奇地微弱。海洋表面不会显著降温，主要的全球洋流也基本保持不变。然而，一个隐藏的危险仍然存在：南极洲附近的海水深处正在变暖，这一过程最终可能会从下方破坏冰盖的稳定性。

研究人员通过使用挪威地球系统模型进行一系列详细的模拟得出这些结论。他们专注于一种特定的未来情景，即温室气体排放量保持高位的情景，这种路径被称为 SSP5-8.5。在他们的主要实验中，他们利用源自南极冰量损失最可能预测值的淡水通量来驱动模型。这些预测经过了历史数据的仔细校准，以确保反映现实而非极端、不可能的情况。结果是令人震惊的。在这些模拟中，来自融冰的额外淡水对海洋表面的温度或全球洋流的强度几乎没有影响。南半球甚至远至北极的表面温度，与没有额外融化的对照实验相比，几乎完全相同。

这一发现与许多早期研究的预测形成了鲜明对比，那些研究预测会出现严重的全球降温和海洋循环的大规模紊乱。作者解释说，区别在于融化的时机。在他们最真实的模拟中，冰盖的融化速率随时间缓慢增加。关键在于，这种增加发生在南冰洋已经开始接收来自另一个来源——即降水量和降雪量增加——的更多淡水之后。随着气候变暖，大气层可以容纳更多的水分，导致南冰洋上空的降水更加频繁。这种来自天空的自然淡水增加，在冰盖开始倾倒自身的融水之前，已经在海洋上形成了一个“盖子”。由于海洋已经被降雨所淡化，来自冰川的额外融水并不会导致系统发生突然且剧烈的转变。由于系统已经在适应新的条件，气候反应变得平缓。

为了测试结果对这种时机的敏感程度，研究人员进行了第二次实验。在这一版本中，他们将融水输入提前了四十年，使冰的融化比最可能的预测更快、更早。这种情况模拟了那些高概率较低的、冰盖快速崩塌的情景。在这种情况下，结果发生了戏剧性的变化。由于大量淡水的过早、快速涌入发生在自然降雨增加之前，模型产生了此前研究中所见的强烈的全球降温和循环变化。这证实了冰川的影响完全取决于它相对于变化的发生时间。如果冰融化得缓慢而稳定，海洋会吸收这种变化而不会引起全球性的骚动；如果冰融化得迅速且过早，后果将是严重的。

尽管在最可能的情景下缺乏剧烈的表面变化，但研究仍识别出了一个潜伏在波浪之下的关键且持久的威胁。模拟显示，南极洲附近海域的深层海水开始升温。虽然在威德尔海（Weddell）和阿梅里（Amery）等特定海域，这种偏离对照组的情况始于2060年代，但在包括阿蒙森海（Amundsen Sea）在内的多数海域，这种升温延迟到了21世纪末或22世纪初。这层深水非常重要，因为它们在浮冰架下方流动，而这些冰架支撑着陆地上的巨大冰盖。随着这些水的变暖，它们会从下方融化冰层，导致冰架变薄并可能发生坍塌。研究发现，这种深层水升温是一个稳健的结果，即使在表面气候保持平静时也会出现。

研究人员评估了这种升温对冰盖稳定性的风险。他们观察了两个主要区域：西南极的阿蒙�森海和东南极的威尔克斯-奥罗拉（Wilkes-Aurora）盆地。在阿蒙森海，模拟表明，在加入融水后的最可能情景下，海水温度将在2110年代达到冰盖可能跨越临界点、导致不可逆转退缩的水平（如果不添加融水，则为2130年代）。来自冰盖本身的额外融水加速了这一过程，将这个危险阈值提前了几十年。在威尔克斯-奥罗拉盆地，风险较低，但升温趋势仍会在2300年左右将系统推向高风险状态。

研究还讨论了他们方法的局限性。他们使用的计算机模型并没有一个能够对变暖水域做出实时反应的全交互式冰盖。相反，冰盖是固定的，融水是作为一种外部力量添加进去的。作者认为，虽然这忽略了一些复杂的反馈机制，但其结果对于理解到2100年为止的全球趋势仍然是可靠的。他们指出，深层水的升温主要是由全球变暖驱动的，而添加的融水起到了次要放大器的作用。他们还指出，他们的模型是将融水添加到海洋表面，而在现实中，冰架融化发生在更深的地方。这种差异可能意味着他们的模拟略微高估了升温，但深层水加热的总趋势仍然是一个明确的警告。

最终，这项研究表明，全球气候系统对南极冰盖缓慢、稳定融化的抵御能力比此前担忧的要强。一些模型预测的剧烈全球降温和全球循环停滞，只有在冰川以一种不太可能发生的速率融化时才会发生。然而，这并不是一个安全的故事。南极洲周围深层海洋持续且静默的升温，对冰盖本身构成了直接威胁。这种深层加热创造了一个反馈循环：更暖的水融化更多的冰，从而释放更多的淡水，进而捕捉更多的热量并进一步加热海水。虽然短期内全球天气可能不会发生剧烈变化，但南极冰盖的稳定性正从下方受到侵蚀，这为未来几个世纪显著的海平面上升埋下了伏笔。研究结论指出，虽然我们不需要担心突然的全球冰封，但必须对威胁到未来冰盖释放的深层海洋缓慢、稳定的升温保持高度关注。