根据冰芯重建的过去1000年的温度显示,如今格陵兰岛中北部的变暖程度令人惊讶。德国阿尔弗雷德·韦格纳研究所(Alfred Wegener Institute, AWI)领导的一项调查研究显示,2001年至2011年是过去1000年来最温暖的十年,格陵兰岛中北部的温度比20世纪记录的温度高出1.5℃。在这项研究中,研究人员利用超长的、高质量冰芯,重建了格陵兰岛中北部过去的温度和冰盖的融化速度,相关研究成果已发表在《Nature》杂志上。
格陵兰冰盖在全球气候系统中起着关键作用。冰盖中储存了约300万立方千米的水,其融化导致的海平面上升被认为是一个潜在的临界点。如果全球二氧化碳等温室气体的排放率不减,预计到2100年格陵兰冰盖将使全球平均海平面上升50厘米。沿海气象站多年来一直在记录气温上升,由于缺乏长期观测,全球变暖对冰盖海拔3000米以上部分的影响仍不清楚。但已有的研究表明全球变暖的影响已经波及到格陵兰岛中北部偏远的高海拔地区。
研究人员表示,目前我们从冰芯中恢复的时间序列连续覆盖了1000多年(从1000年到2011年)。这些数据表明,2001-2011年的变暖明显不同于过去1000年的自然变化。即使在全球变暖的情况下,这种差异的明显程度仍然令人感到惊讶。从20世纪90年代开始,尽管全球平均气温上升,但在同一地点获得的冰芯并没有表明格陵兰岛中北部明显变暖,部分原因是该地区的自然气候变化很大。
AWI的研究人员现在通过专门的重新钻探工作,将之前的数据集扩展到2011/2012年冬季,恢复了前所未有的时间序列长度和质量。通过在实验室中使用一种单一的方法重建千年尺度的温度变化:测量冰中稳定氧同位素的浓度(该浓度随着冰期温度而变化)。以前的研究必须利用一系列不同的气候记录,并结合响应结果来重建温度,这在评估自然变率时引入了更大的不确定性。除了温度,研究小组还重建了冰盖融化的过程。自21世纪初以来,格陵兰岛的融化速度大幅加快,极大地加剧了全球海平面上升的速度。
为了量化高海拔地区温度与冰盖边缘融化之间的这种联系,研究人员使用了1871年至2011年区域气候模型的数据,以及GRACE/GRACE—FO重力测量2002年至2021年冰块变化卫星观测数据。这使他们能够将冰芯温度变化转化为融化速度,并提供过去1000年的评估。这表明更好地了解过去冰盖的融化动态过程,可以改善对未来相关海平面上升的预测,减少预测的不确定性是帮助优化应对措施的一个重要环节。
这项研究的另一个令人兴奋的发现是格陵兰冰盖的气候在很大程度上与北极其他地区脱钩。这可以与北极的温度重建“北极2k”(https://www.nature.com/articles/sdata201426)进行比较。虽然“北极2k”是对极地周边地区的准确描述,但它并不能反映格陵兰岛中部的情况。实际上,研究人员预计的时间序列与北极地区的变暖密切相关,但冰盖有几公里厚,由于其高度的影响,格陵兰岛比北极其他地区更容易受到大气环流模式的影响。为了可靠地描述北极的气候变化,需要具有区域分辨率的北极温度时间序列。(张灿影 编译)