专家们在南极洲发现了一颗“定时炸弹”,令他们高度警惕,这一发现可能会重塑该大陆并显著提高全球海平面。
研究指出,西南极冰盖下方埋藏着100多座火山,这一地区“特别容易崩溃,但其位于活火山裂谷之上的位置很少被重视”。
科学家警告称,随着气候变化导致冰盖融化,这会驱动火山活动的增加,从而加速冰盖表面的融化,形成一个“正反馈循环”。
随着冰盖的融化,施加在地表的质量减少,这在地下产生一种抬升效应。
这反过来又使得大陆深处的岩浆 chamber 扩张,加速导致喷发的过程,因为这会对 chamber 壁施加压力并释放困在岩浆中的气体。
当火山喷发时,这会进一步驱动地表的融化,整个过程重新开始。
研究人员使用超过4000个高级计算机模拟来建模这一现象,发现表面的融化加速了引发首次喷发阶段的过程,时间缩短了几十到几百年。
在其中一个模型场景中,团队在300年内移除了3280英尺厚的冰层,这被视为西南极的中等融化,结果发现火山活动和喷发规模都有显著增加。
一些 chamber 释放的热量足以每年融化超过300万立方英尺的冰。
西南极冰盖众多火山的喷发不会对人类社区造成直接伤害,因为该大陆大部分地区无人居住。
但它们可能通过加速海平面上升而造成间接危害,这威胁到沿海社区。
如果冰盖完全崩溃,海平面可能上升高达190英尺,这将完全淹没纽约、东京和上海等整个沿海城市,使其不再适宜居住。
幸运的是,科学家们认为这种末日情景仍然遥遥无期。
最新的估计预测,到2300年西南极冰盖几乎完全崩溃,这给人类留下了275年时间来尝试减缓其衰退。
但由于生成这一估计的模型并未考虑融化与火山活动之间的反馈循环,研究人员表示,实际崩溃的日期可能会更早,尽管需要更多研究来确定是否如此。
尽管如此,这项新研究表明,冰盖下的火山活动可能在其衰退中发挥了比专家此前认为的更大作用。
当前关于海平面上升的预测依赖于科学家们对西南极冰盖稳定性的预测,而该冰盖几乎是阿拉斯加的两倍,因多种原因特别容易崩溃。
研究人员使用模型模拟了岩浆 chamber 压力不同降低如何影响冰盖的融化。
他们还探讨了由于融化导致的表面质量损失如何使岩浆 chamber 扩张,降低内部压力,并最终在几种不同方式上改变未来喷发的轨迹。
第一种方式是通过扩张本身,这对岩浆 chamber 的壁施加压力,从而更容易发生喷发。
第二种机制则更为复杂。许多岩浆 chamber 中含有水蒸气和二氧化碳等气体,这些气体在高压下溶解在岩浆中。
但当表面冰融化导致压力降低时,这些气体会以气泡的形式逃逸。
随着这些气体的逃逸, chamber 内的压力迅速再次增加,增加了喷发的可能性。
这些喷发——即使是那些从未突破地表的喷发——会产生大量热量,导致更多的冰融化,从而又产生更多的喷发。
研究人员发现,模型模拟的一些喷发如果没有表面融化的影响将根本不会发生。
他们得出结论,这可能导致在一个 chamber 的生命周期内总的岩浆释放量增加。
气候变化已经在驱动西南极冰盖及全球其他冰川的快速融化。
但研究人员的模型识别出了一种反馈循环,表明融化通过增加冰盖中火山喷发的频率间接驱动自身的融化。
他们甚至在南美安第斯山脉的实际研究中发现了这一现象的证据,那里帕塔哥尼亚冰盖是在18000到35000年前形成于南部火山带之上。
尽管今天只剩下这个冰盖的残骸,研究人员使用了跨越最近两个冰川周期的地质年代数据,识别出表面冰融化与冰盖上三个不同火山喷发增加之间的联系。
研究人员将其发现发表在《地球化学、地球物理学、地球系统》杂志上。
他们强调,他们识别的这一过程是缓慢的,发生在数百年间。但这意味着,即使人类驱动的气候变化减缓,反馈循环仍可能持续存在。