[成果]北师大全球院教授在Nature发表评论揭示减缓全球海平面上升的新途径

2018年3月14日,我校全球变化与地球系统科学研究院John C.
Moore教授与来自芬兰、美国的科学家在知名期刊Nature上发表评论,指出有针对性的应用地球工程方案来保护冰盖是一个需要严肃认真研究的课题,在南极值得投资相关基础设施的建设。

造雪工程能否阻止南极冰盖坍塌?

到2100年,全球大多数大型沿海城市将面临比目前高出一米多的海平面。例如,中国广州沿海地区的海平面升高0.5米将造成100多万人无处可居,升高2米将影响超过200万的人口。如果没有海岸保护,海平面上升给全球带来的损失每年可能达到50万亿美元。建造和维护海堤和防洪设施每年需花费数百亿美元。

 

格陵兰冰盖和南极冰盖对本世纪海平面上升的贡献将远超过其它任何来源,延缓快速冰流进入海洋将可以为我们争取几个世纪的时间来应对气候变化和保护海岸。“格陵兰冰盖和南极冰盖的几条快速流动的冰川造成了大量的冰盖物质损失,引起海平面上升。这些冰川横跨数十公里,稳定这几条冰川比在世界海岸线建造海堤更有吸引力。”
JohnMoore教授解释说。

 

冰川流动可以通过三种方式减缓:阻止温暖的海水到达冰川前端来避免加速其融化,在海中建造人造岛来支撑漂浮的冰架,排干或冻结冰川底部水来干燥冰床增强冰川底部摩擦力。这些项目的工程成本和规模与当今大型土木工程项目相当,但遥远和恶劣的极地环境会带来额外的挑战。人造岛在世界上已经建成,比如香港新机场;挪威的一条冰川底部水通过岩石隧道排出,并为水电站提供动力。在格陵兰流速最快的冰川前方建造防护堤只需要长5公里高100米。

7月17日,发表在《科学进展》上的一项研究登上了微博热搜,引发了网友们几乎“一边倒”的否定和质疑。

在格陵兰岛和南极实施地球工程存在潜在的风险,特别是对当地生态系统的影响,需要经过仔细的现场勘验和计算机建模进行评估,为此需要勘测冰川底部地形,提高气候模式对南大洋和流经格陵兰冰架的北大西洋环流的模拟水平。

 

然而,JohnMoore教授及其合作者认为,最大的风险是无所作为,或者干预措施无效。冰盖地球工程的局部影响与冰盖崩塌造成全球范围内海平面迅速上升的影响相比是低小的。极区冰盖地球工程不会缓解温室气体造成的全球变暖。冰盖的命运最终将取决于我们如何迅速降低排放量。如果排放能尽快达到峰值,冰川可以得到有效的保护。如果排放量持续上升,那么应该采取措施缓解冰盖崩塌,减缓海平面上升的速度,降低适应气候变暖所面临的挑战。

原来,为遏制全球变暖的趋势,科学家提出了一种应对方法,即在南极洲西部喷洒数万亿吨人造雪。专家称此或许可以阻止脆弱的冰盖坍塌,并使世界各地的沿海城市免受海平面上升的影响。

我校正按照教育部科技司打造基础科学珠峰引领计划,组织筹建“极地环境与气候变化前沿科学中心”,全球海平面上升的深入研究与应对策略将是前沿中心的一个重要发展方向。前沿中心将在应对气候变化、主导国际重大科学计划方向继续发挥引领作用。

 

论文链接:

回顾人类历史,诸如此类改造地球系统的工程设想并非个例,此次造雪工程饱受诟病究为何故?对此,《中国科学报》邀请了相关专家进行解读。

 

试图阻止接地线继续后退

 

据报道,全球变暖已导致南极冰雪大量融化,西南极冰盖正在强烈消融。

 

研究报告作者之一、德国波茨坦气候影响研究所教授Anders
Levermann介绍,南极西部冰盖是海平面上升危机的重灾区。如今沿海冰川阻挡了一些内部冰雪融化,但它们正在被升温海水侵蚀。一旦南极西部冰盖崩溃,海平面将全面上升,纽约、汉堡等沿海城市将被淹没。

 

尽管停止燃烧化石燃料仍是应对气候危机和海平面上升的关键,但是截至目前,排放到大气中的温室气体可能已经注定了南极西部冰盖的消融。也就是说,无法通过停止或削减人为排放来阻止冰封区域加速消失。

 

为此,相关人员提出设想,使用12000个大功率风力涡轮机将海水泵到1500米高空。在那里,海水会被冻结成雪落到南极西部冰盖,待雪冻成冰后增加冰盖重量防止其进步坍塌。通过计算机模型计算,科学家认为,通过10年时间,用上述方法在南极松岛冰川思韦茨冰川周围造雪7.4万亿吨,就能使南极洲西部冰盖稳定下来。

 

这种设想是否有其理论依据呢?在此不得不提到一个概念:接地线。

 

原来,由于南极大陆冰层足够厚实,在海岸处大都会形成冰架。其中,基岩、冰层与海水三者相接之处被称为“接地线”,
它决定了冰川消退和垮塌的速度。

 

中国科学院西北生态环境资源研究院副研究员李传金告诉《中国科学报》,冰层“接地线”通常深入冰架沿岸,由于全球变暖的影响致使温暖的海水不断侵蚀、融化“接地线”处的冰层,导致“接地线”加速向南极大陆中心移动。“此次研究也是通过人造雪的方式,在冰川的后端增加一点重量将其压住,阻止接地线继续后退,以此保持冰川的相对稳定。”

 

困难重重的造雪工程

 

威尼斯官方网站,“我们已经惊动了南极的巨人。”Anders
Levermann曾在接受媒体采访时表示,如果不对冰盖采取相应措施,可能会到达无法挽回的地步。然而,这项工程却遭到了包括中国科学家在内的各国科学家的质疑。

 

英国南极调查局(BAS)地质物理学家Robert
Larter就认为,这样一个地球工程计划,即使切实可行,也只是一种非常昂贵的方法。

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