加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的一项研究表明，流淌在南极冰川下的融水会加速冰川的流失。这种效应被称为冰川下泄流，可能会对全球海平面上升的预测产生重大影响，尤其是在温室气体排放量居高不下的情况下。

模拟显示，南极冰川下流动的融水到 2300 年会使海平面上升加快 15%，这表明未来的预测应考虑到这一因素。

美国加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的科学家们进行的一项新的南极冰盖建模研究表明，从南极冰川下流向大海的融水正在使冰川流失得更快。

该模型的模拟结果表明，在温室气体排放量较高的情况下，这种效应足以对全球海平面的上升做出有意义的贡献。

目前，政府间气候变化专门委员会（IPCC）等主要海平面上升预测模型并未考虑到从南极冰川下流向大海的融水造成的额外冰损失。如果这一过程被证明是整个南极冰盖冰层流失的重要驱动力，那么这可能意味着目前的预测低估了未来几十年全球海平面上升的速度。

该研究的第一作者、斯克里普斯大学博士后研究员泰勒-佩勒（Tyler Pelle）说："了解全球海平面何时以及将上升多少，对沿海社区的福祉至关重要。数百万人生活在沿海低洼地区，如果没有准确的海平面上升预测，我们就无法为社区做好充分准备。"

南极洲东部登曼冰川冰舌鸟瞰图。资料来源：Jamin S. Greenbaum

这项研究由美国国家科学基金会（NSF）、美国国家航空航天局（NASA）和斯克里普斯地球物理与行星物理研究所的塞西尔-格林地球科学基金会（Cecil H. and the Ida M. Green Foundation for Earth Sciences）资助，于10月27日发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上。与以往的南极冰盖模型不同，该模型包括了冰川下融水流向大海的影响，即所谓的冰川下排水。

模型预测和结果

这项研究重点关注的两座冰川分别名为登曼（Denman）和斯科特（Scott），这两座冰川的冰量足以导致海平面上升近 1.5 米（5 英尺）。在高排放情景下（IPCC 的 SSP5-8.5 情景，即假设没有新的气候政策，到 2100 年二氧化碳排放量增加 20%），该模型发现，到 2300 年，这些冰川的亚冰川排放会使海平面上升的幅度增加 15.7%，从 19 毫米（0.74 英寸）增加到 22 毫米（0.86 英寸）。

这些冰川彼此相邻，位于两英里多深的大陆海沟之上；一旦冰川退缩到海沟的陡坡上，它们对海平面上升的贡献预计将急剧加快。模型发现，在冰川下泄流量的额外影响下，冰川退缩过这一临界点的时间比没有冰川下泄流量的情况下提前了约 25 年。

"我认为这篇论文为建模界敲响了警钟。"研究报告的共同作者、斯克里普斯地球物理和行星物理研究所的研究员杰明-格林鲍姆（Jamin Greenbaum）说："它表明，如果不考虑这一过程，你就无法对这些系统进行精确建模。"

格林鲍姆说，除了未被充分研究的冰川下泄流在加速海平面上升方面的作用外，还有一个重要启示，即人类在未来几十年中为控制温室气体排放所做的努力非常重要。该模型的低排放情景运行并未显示冰川一直退缩到海沟中，从而避免了由此导致的海平面上升失控。

格林鲍姆说："如果说这里有一个末日故事的话，那也不是冰川下泄。真正的末日故事仍然是排放，而人类仍然是那个把手指放在按钮上的人。"

了解冰川下泄流

在南极洲，冰川下融水是由冰坐落在大陆基岩上的融化产生的。融化与地面接触的冰的热量主要来自冰与基岩之间的摩擦，以及地球内部通过地壳向上渗透的地热。

先前的研究表明，冰川下融水是世界各地冰川的共同特征，它存在于其他几个巨大的南极冰川下，包括南极洲西部臭名昭著的斯维斯冰川。

当冰川下泄水流向大海时，它被认为会加速冰川冰架的融化--冰架是一条长长的漂浮冰舌，它延伸到大海，超过了冰川最后仍与坚实地面接触的部分（称为接地线）。冰川下泄流被认为是加速冰架融化和冰川退缩的原因，因为冰川下泄流会导致海洋混合，从而在冰川浮冰架下的空腔中激起更多的海洋热量。冰架融化的加剧会导致上游冰川加速，从而推动海平面上升。

格林鲍姆说，冰川下泄流导致更多冰架融化的观点已被科学界广泛接受。但海平面上升的预测中并没有包括这一因素，因为许多研究人员并不确定这一过程的影响是否足以导致海平面上升，这主要是因为其影响局限于冰川冰架周围。

佩勒说，2021 年，当他和同事观察到南极洲东部登曼冰川的冰架融化速度比当地海洋温度预期的要快时，冰川下泄就进入了他的视线。令人费解的是，尽管海洋条件几乎相同，但登曼冰川的邻居斯科特冰川的冰架融化速度要慢得多。

建模挑战与未来研究

为了测试冰川下泄水是否能调和登曼冰架和斯科特冰架的融化速度，以及冰川下融水是否会加速海平面上升，研究小组结合了三种不同环境的模型：冰原、冰原与基岩之间的空间以及海洋。研究人员将三个模型合而为一后，使用美国宇航局的超级计算机进行了一系列预测，预测结果一直持续到 2300 年。

这些预测包括三种主要情景：没有额外海洋变暖的对照情景、低排放路径（SSP1-2.6）和高排放路径（SSP5-8.5）。对于每种情景，研究人员都进行了预测，包括冰川下泄流量的现今水平和不受其影响的情况。模型模拟结果表明，加入冰川下泄流量后，登曼冰川和斯科特冰川的融化率得到了协调。至于斯科特冰川的融化速度为何比登曼冰川慢得多，佩勒说，模型显示"一个强大的冰川下泄通道穿过登曼冰川接地线排水，而一个较弱的泄流通道穿过斯科特冰川接地线排水"，登曼冰川排泄通道的强度是其快速融化的原因。

在对照模型和低排放模型运行中，海平面上升的贡献接近于零，甚至在 2300 点时，无论是否有冰川下泄，海平面上升的贡献都略微为负。但在高排放情景下，模型发现亚冰川排放使这些冰川在 2300 年对海平面上升的贡献从 19 毫米（0.74 英寸）增加到 22 毫米（0.86 英寸）。

在包括冰川下泄的高排放情景中，登曼冰川和斯科特冰川在 2240 年前退缩到其下方两英里深的海沟中，比没有冰川下泄的模型运行提前了约 25 年。一旦登曼冰川和斯科特冰川的接地线退过这条海沟的边缘，它们每年对海平面上升的贡献就会爆炸性增长，达到每年 0.33 毫米（0.01 英寸）的峰值--大约是目前整个南极冰盖每年对海平面上升贡献的一半。

佩勒说，海沟陡峭的坡度是海平面上升贡献爆炸性增长的背后原因。随着冰川顺着斜坡后退，其冰架开始从前缘流失越来越厚的冰板。这种冰的流失过程很快就会超过冰原内部冰的积累，导致冰川进一步后退。研究人员将这一过程称为"海洋冰盖不稳定性"，它会促使登曼和斯科特等冰川的冰层爆炸性流失。

斯维斯冰川逆坡 图片来源：David Evans

研究人员将登曼冰川和斯科特冰川下的沟槽等地形称为逆行斜坡，并担心它会造成冰川退缩导致更多冰川退缩的正反馈循环。南极西部冰原的大片区域，如斯维斯冰川，也有逆行斜坡，虽然没有登曼-斯科特海沟那么引人注目，但也让人担心冰原会出现更广泛的不稳定。

佩勒说："大多数南极冰川（如果不是全部的话）下面都有冰川下融水，包括斯韦思冰川、松岛冰川和托顿冰川。所有这些冰川都在后退，导致海平面上升，而我们的研究表明，冰川下的排水可能正在加速它们的后退。当务之急是建立其他冰川的模型，这样我们就能掌握冰川下泄的影响程度。"

这项研究背后的研究人员正在这样做。佩勒说，他们正在提交一份研究提案，将他们的新模型扩展到整个南极冰盖。

该模型未来的迭代还可能尝试将冰川下环境与冰盖和海洋模型结合起来，以便冰川下融水的数量动态地响应这些其他因素。格林鲍姆说，他们目前版本的模型在整个模型运行过程中保持冰川下融水的数量不变，如果能使其对周围环境做出动态响应，可能会使模型更加真实。

格林鲍姆说："这也意味着，我们的结果很可能是对冰川下泄效应的保守估计。也就是说，我们还不能说这个过程会加速海平面上升多少--希望不会太多。"

格林鲍姆即将在美国国家科学基金会和美国国家航空航天局（NASA）的支持下在南极洲开展的部分实地考察工作，旨在直接调查冰川下融水对南极东西冰盖的影响。格林鲍姆和他的合作者将与澳大利亚南极分部和韩国极地研究所合作，分别考察南极洲东部和西部的登曼冰川（Denman）和斯维斯冰川（Thwaites Glaciers）的冰架，寻找冰川下淡水排入冰架下海洋并导致气候变暖的直接证据。