서쪽 남극 빙상이 티핑 포인트에 얼마나 가깝습니까?

서쪽 남극 빙상이 티핑 포인트에 얼마나 가깝습니까?파인 아일랜드 빙하 얼음 선반 균열. 크레딧 : NASA Image Collection / Alamy Stock Photo.

남극 대륙은 동서 서쪽 빙상과 반도 사이에 전세계 해수면을 상승시키기에 충분한 얼음을 보유하고 있습니다. 약 60m.

WAIS (West Antarctic Ice Sheet)는 상대적으로 작은 부분으로, 3.3m 해수면 상승. 그러나 대부분은 불안정한 위치에 있으며 "이론적으로 불안정".

결과적으로 인간이 야기한 온난화에 대한 WAIS의 변화는 일반적으로 가장 큰 불확실성의 원천 장기적인 해수면 투영.

이 불확실성의 가장 시급한 측면은 얼음의 불안정성 임계 값이 초과되었는지, 현재 측정중인 후퇴가 계속 될 것인지, 그리고 오늘날 변하지 않는 얼음이 앞으로도 계속 유지 될 것인지를 이해하는 것입니다.

최신 연구에 따르면 WAIS의 돌이킬 수없는 손실에 대한 임계 값은 산업화 이전 수준보다 지구 평균 온난화의 1.5C와 2C 사이에있을 가능성이 높습니다. 이미 온난화로 1.1C 주변 그리고 파리 계약 온난화를 1.5C 또는 "이하 2C"로 제한하기 위해이 임계 값을 피하기위한 마진은 실제로 좋습니다.

마린 아이스 시트

최근에 따르면 해양 및 냉동 지구에 대한 특별 보고서 에 의해 (SROCC) 기후 변화에 관한 정부 간 패널 (IPCC), 금세기에 지구의 해수면이 얼마나 증가 할 것인지에 대한 두 가지 주요 통제, 즉 미래의 인간이 야기한 온실 가스 배출량과 온난화가 남극 빙상에 미치는 영향. IPCC는 말합니다 :

"2050 년 이후, 기후 변화로 인한 SLR [해수면 상승]에 대한 불확실성은 배출 시나리오의 불확실성 및 관련 기후 변화와 더 따뜻한 세상에서 남극 빙상의 반응으로 인해 실질적으로 증가합니다."

WAIS의 취약성에 대한 우려는 주로 "해양 빙상 불안정”(MISI) –“해양”빙상의 바닥이 해수면 아래에 있고“불안정성”이기 때문에 일단 후퇴가 자립적이라는 사실.

빙상은 거대한 담수 저수지로 생각할 수 있습니다. 추운 실내에 눈이 쌓이고 천천히 얼음이되기 위해 압축 된 다음 바다를 향해 매우 두꺼운 액체처럼 흐르기 시작합니다.

어떤 곳에서는 얼음이 해안에 도달하여 바다 표면에 뜬다. 얼음 선반. 지표면 (또는 해상 빙상의 경우 해저)에 놓여있는 얼음 사이의 경계를 "접지선"이라고합니다. 접지선은 얼음 시트에 저장된 물이 바다로 되돌아 오는 곳입니다. 그리고 바다쪽으로 움직일 때, 우리는 빙상이 긍정적 인“질량 균형”을 가지고 있다고 말합니다. 다시 말해, 바다로 돌아가는 것보다 더 많은 얼음 덩어리를 얻고 있습니다.

그러나 접지선이 후퇴하면 균형이 음수입니다. 음의 빙상 균형은 바다와 전 세계 해수면에 긍정적으로 기여 함을 의미합니다.

불안정

빙상 질량 균형의이 기본 그림은 빙하 학자들이 왜 MISI에 대해 우려하는지 이해하는 데 필요한 전부입니다.

접지선의 부유면에있는 빙붕을 얇게 변경하면 접지면의 얼음이 해저에서 들어 올려 질 수 있습니다. 이 얼음이 뜨면 접지선이 후퇴합니다. 접지 할 때보 다 얼음이 떠있을 때 얼음이 더 빨리 흐르기 때문에 접지선 근처의 얼음 흐름 속도가 증가합니다. 더 빠른 흐름으로 인한 스트레칭은 접지선 근처에서 새로운 얇은 소스가됩니다.

아래 그림에 설명되어 있습니다. 새로 떠 다니는 얼음이 더 빨리 흐르고 얇아지면 더 많은 얼음이 들어오고 떠서 접지선을 되 찾을 수 있습니다.

또한 MISI의 위험이있는 빙상 영역은 역 또는 "역행"구배를 가지므로 내륙으로 더 깊어집니다. 접지선이 더 빙판의 더 두꺼운 부분으로 후퇴함에 따라 흐름 속도가 빨라져서 얼음 손실이 더욱 증가합니다. 역 그라디언트는이 프로세스를 포지티브 피드백 루프로 자체 유지함으로써 MISI를 불안정하게 만듭니다.

해양 빙상 불안정성 또는 MISI의 삽화. 버트레스 빙붕의 얇아 짐은 빙상 흐름의 가속화 및 해양 종결 빙 마진의 얇아 짐으로 이어진다. 빙상 아래의 기반암이 빙상 내부를 향해 경사지고 있기 때문에, 얼음이 얇아지면 접지선이 후퇴하고, 해수면 얼음 플럭스가 증가하고, 얼음 마진이 더 얇아지고, 접지선이 후퇴하게됩니다. 크레딧 : IPCC SROCC (2019) Fig CB8.1a 해양 빙상 불안정성 또는 MISI의 삽화. 버트레스 빙붕의 얇아 짐은 빙상 흐름의 가속화 및 해양 종결 빙 마진의 얇아 짐으로 이어진다. 빙상 아래의 기반암이 빙상 내부를 향해 경사지고 있기 때문에, 얼음이 얇아지면 접지선이 후퇴하고, 해수면 얼음 플럭스가 증가하고, 얼음 마진이 더 얇아지고, 접지선이 후퇴하게됩니다. 크레딧 : IPCC SROCC (2019) 그림 CB8.1a

MISI 임계 값이 남극 대륙 어디에서나지나 갔는지 아직 확실하지 않습니다. 우리는 접지선이 Amundsen Sea 해안선을 따라 퇴각하고 있음을 알고 있습니다. Thwaites 빙하. 그리고 퇴각을위한 운전사는 접지선을 향해 흐르면서 평범한 녹는 것보다 더 강한 원인 인 상대적으로 따뜻한 바닷물 (역사 평균보다 약 2C 정도 더 따뜻한 것)로 보입니다.

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불안정성이 시작되지 않고 해양 온난화가 멈 추면 접지선은 새로운 위치에서 새로운 균형점을 찾아야합니다. 그러나 그것이 시작되면, 후퇴는 다음에 일어날 일에 관계없이 계속 될 것입니다.

빠른 흐름

임계 값을 초과했거나 미래에 교차하더라도, 퇴각은 시작했을 때 얼마나 "푸시"했는지에 따라 다른 속도로 진행될 수 있습니다.

작동 방식은 다음과 같습니다. 불안정성은 빙상 내의 힘의 균형에 달려 있습니다. 중력에 의한 힘은 얼음의 두께와 표면 경사에 부분적으로 의존하는 속도로 얼음을 흐르게합니다.

플로팅 측면에서 더 큰 용융 속도와 접지 라인을 통한 빠른 흐름은 더 적은 속도보다 얼음 표면을 더 빨리 떨어 뜨립니다. 드로 다운이 빠를수록 표면 경사가 더 가파르므로 흐름이 빨라지고 후퇴가 빠릅니다.

A 모델링 연구 작년에 발표 된이 피드백 중 MISI가 더 큰 푸시 (더 큰 용융 속도)로 시작하면 여분의 용융이 제거 된 후에도 더 작은 푸시로 시작했을 때보 다 더 빠르게 진행된다는 것을 발견했습니다.

즉, MISI가 호출 되더라도 지구 배출량을 줄이고 온난화를 늦추면 결과를 준비하는 데 더 많은 시간을 할애 할 수 있습니다.

얼음 절벽

해상 빙상에 대한 두 번째 불안정성 원인이있는 것으로 보이며, 이는 빙붕이 완전히 손실 된 경우에 발생합니다.

빙하 변화의 가장 멋진 이미지 중 일부는 빙산입니다 분만 다시 말해서, 무너져 맹렬한 해양 종결 빙하의 정면에서 이탈하는 것입니다.

이 분만은 빙붕 밑면의 녹는 것과 "수압 파쇄”– 빙붕 표면에 형성된 용수가 얼음에 스며 들어 균열이 발생하는 곳 – 또는이 둘의 조합.

새끼를 낳는 속도는 수면 위의 얼음 절벽면의 높이에 따라 달라집니다. 절벽이 물 위에 서있을수록 새끼를 낳는 속도가 더 큽니다.

MISI의 경우와 마찬가지로 WAIS 아래 해저의 기울기 감소는 얼음 절벽이 더 두꺼운 얼음으로 후퇴함에 따라 계속해서 더 높은 절벽을 바다에 노출시키고 분만 속도를 증가시켜야 함을 의미합니다.

아래에 설명 된이 프로세스를 "마린 얼음 절벽 불안정성"(MICI)이라고합니다. 이 이론은 빙하 표면의 높이가 해수면 위 약 100m를 초과하면 절벽이 너무 커서 자체 무게를 지탱할 수 없다고 제안합니다. 따라서 필연적으로 붕괴되어 비슷한 높이의 절벽면이 그 뒤에 노출되어 붕괴됩니다. 등등.

IPCC의 SROCC는“Thwaites Glacier는 WAIS 내부로 확장되기 때문에 특히 중요하다”고 말했다. (SROCC는 또한 MISI가 역행 침대 경사가 필요하지만 MICI는 평평하거나 바다쪽으로 기울어 진 침대에서도 발생할 수 있다고 지적합니다.)

최근에 확인 된이 프로세스는 MISI만큼 잘 연구되지는 않았지만 과학자들은 Thwaites Glacier와 같이 빠르게 변화하는 시스템을 계속 관찰함에 따라 앞으로 몇 년 안에 바뀔 것입니다.

해양 얼음 절벽 불안정의 그림. 절벽이 충분히 높은 경우 (총 얼음 두께의 ~ 800m 또는 수선 위의 약 100m의 얼음), 절벽 표면의 응력은 얼음의 강도를 초과하며 절벽은 반복적 인 분만 과정에서 구조적으로 실패합니다. 크레딧 : IPCC SROCC (2019) Fig CB8.1b 해양 얼음 절벽 불안정의 그림. 절벽이 충분히 높은 경우 (총 얼음 두께의 ~ 800m 또는 수선 위의 약 100m의 얼음), 절벽 표면의 응력은 얼음의 강도를 초과하며 절벽은 반복적 인 분만 과정에서 구조적으로 실패합니다. 크레딧 : IPCC SROCC (2019) 그림 CB8.1b

A 자연 MICI에 대한 2016 년 연구에 따르면 남극 대륙은“2100 년에 해발 15 미터 이상, 2500 년에 XNUMX 미터 이상 증가 할 가능성이있다”고 결론을 내 렸습니다. 더 최근의 연구 이것은 과대 평가 일 가능성이 높지만, MICI가 금세기에 어떤 역할을 할 수 있는지는 아직 명확하지 않다고 지적했다. 또 다른 연구 또한 MICI를 통한 얼음의 빠른 손실은 빙하를 뒤로 잡아주는 얼음 선반의 느린 손실에 의해 완화 될 수 있다고 제안했다.

임계 값 닫기

작년 말, 대규모 모델러 팀 파리 기후 목표에 대한 빙상 반응에 대한 다양한 연구를 평가하여 지구 평균 온난화를 2C 이하로 유지했습니다.

모델은 모두 같은 방향을 가리 킵니다. 즉, 그린란드 빙상과 WAIS에서 돌이킬 수없는 얼음 손실의 임계 값은 지구 평균 온난화의 1.5C와 2C 사이입니다. 그리고 우리는 이미 1C 이상의 온난화 지금.

이 1.5-2C 창은“남극 빙붕의 생존”의 핵심이며, 검토 논문에서 설명했듯이, 그들이 보유하고있는 빙하에 대한“버트 링”효과.

용어집 : RCP2.6 : RCP (Representative Concentration Pathways)는 향후 온실 가스 농도 및 기타 강제력에 대한 시나리오입니다. RCP2.6 (또는 "RCP3-PD"라고도 함)은 엄격한 완화가 필요한 "피크 앤 감소"시나리오입니다.

저자들은 또 다른 임계 값은 2C와 2.7C 사이에 있다고 덧붙였다. 이 수준의 전 세계 온도 상승에 도달하면“로스와 론-필 크너 배수지와 같은 더 큰 시스템의 활성화 및 훨씬 더 큰 SLR 기여의 시작”을 유발할 수 있습니다.

Ross와 Ronne-Filchner는 남극 대륙에서 가장 큰 두 개의 얼음 선반입니다. 이것들은“100-300 년 안에”크게 줄어들 수 있습니다 또 다른 연구 전 세계 배출이 초과하는 시나리오에서 RCP2.6 시나리오. 이 배출 경로는 일반적으로 온난화를 2C로 제한하는 것과 일치하는 것으로 간주됩니다.

이러한 발견은 상당한 남극 빙하 손실을 방지하기 위해서는 전 세계 배출량을 RCP2.6 이하로 제한해야한다는 것을 의미한다. 논문이 결론을 내릴 때 :“이러한 임계 값을 초과하면 빙상 변화가 커지고 SLR을 완전히 실현하고 더 긴 시간 단위로 되돌릴 수없는 수천 년이 걸릴 수 있음을 의미합니다.”

저자에 관하여

뉴질랜드 오 타고 대학교 측량 대학 지구 물리학 자 크리스티나 헐베 교수

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