极地研究所“阿拉온”号科考队今年完成南极研究
成功钻取斯韦茨深部冰川
全球首提融化斯韦茨冰架的新机制

自1911年Roald Amundsen首次到达人类南极点以来,世界各国便竞相开展南极研究。原因何在?除了为应对今后可能爆发的领土争端、抢占南极蕴藏的各类资源外,更重要的一点,是希望从南极冰川的变化中找到阻止气候变化及其引发的南极冰盖崩塌的关键线索。


我国科研团队也在南极积极开展活动,不断拓展研究领域。搭乘破冰考察船“阿拉온号”的极地研究所科研人员,每年大约在10月自韩国出发,在次年5月返回之前一直在南极开展考察。自阿拉온号2010年首次执行南极考察任务以来,从未间断,每年都驶向南极。

破冰研究船“阿拉온号”

破冰研究船“阿拉온号”

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本次考察也取得了相当可观的研究成果。尤其是在南极无法依托科考站支援的孤立区域,首次成功完成冰川钻取,被评价为具有不小的意义。


极地研究所Han Youngcheol博士团队与美国明尼苏达大学、印度国家极地与海洋研究中心等国际联合研究团队合作,于今年1月在西南极斯韦茨冰川附近的卡尼斯特奥半岛(Canisteo Peninsula)两个地点钻取冰川,各获取了一段长150米的冰芯。


极地地区的降雪在夏季也不会融化,而是不断堆积,在约60~100米深处转变为冰。这样形成的冰层中,降雪当时的大气被以气泡形式完整封存。通过分析这些气泡,不仅可以了解过去的大气成分,还能掌握当时的大气环境。因此,研究人员会采集被称为地球大气环境变化“冷冻时间胶囊”的“冰芯”。


我国科研团队此前虽在南极长城堡科学考察站周边钻取过冰芯,但由于难以接近亟待研究的冰川,相关研究一直进展缓慢。

[科学解读]200年大气记录:“命运冰川” View original image

由科学家、钻探技术人员、安全人员等8人组成的Han Youngcheol博士团队,此次在南极融化速度最快、且一旦消失就可能引发西南极冰盖连锁崩塌、因此被称为“末日(Doom’s Day)冰川”的斯韦茨冰川(Thwaites Glacier)成功钻取冰芯。这是我国科研团队首次在没有依托科学考察站、仅依靠科考船支援的条件下尝试并成功完成冰川钻取。


本次冰川钻取是极地研究所与美国明尼苏达大学、印度国家极地与海洋研究中心等共同推进的“罗斯—阿蒙森海岸冰芯研究项目”(Ross-Amundsen Ice Core Array, RAICA)的一部分。

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斯韦茨冰川周边没有科考站,接近难度极大。因此,必须先乘坐破冰考察船阿拉온号尽量接近研究海域,再乘直升机前往现场。考察实施的1月,虽然北半球正值隆冬,但季节相反的南半球则是盛夏。整个夏季气温升高,使西南极海域大片海冰板块频繁破裂,给破冰考察船航行带来很大困难。


考察队获取的冰芯,被推测记录了过去约200年的大气信息。极地研究所计划利用这批采集自南极气候变化最为敏感区域的冰芯,对工业化以来的环境变化进行精细重建研究。冰芯目前正装载在返航中的阿拉温号冷冻舱内,预计将于5月运抵韩国。

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极地研究所首席研究员Han Youngcheol表示:“这次得来不易的考察机会,在平均风速超过每秒30米的强风和暴雪等恶劣条件下完成任务,实属不易。”


本次阿拉温号西南极考察的总负责人、极地研究所首席研究员Lee Wonsang表示:“在科考站无法抵达的区域成功钻取冰芯,使大韩民国的极地研究能力实现了一次跃升。”


极地研究所研究团队还在南极研究中,利用我国自主开发的雷达技术,成功探测到厚达3500米的冰盖。厚度超过3000米的冰盖,被推测至少封存了150万年前的大气信息。


Lee Juhan博士团队与美国阿拉巴马大学共同开发的深部冰盖探测雷达,在去年年底对南极内陆Dome C地区进行了探测。Dome C地区是南极已知冰盖最为厚重的区域之一,距离长城堡科学考察站约1300千米。


研究团队通过本次探测,获得了不仅可以辨析冰层结构,还能确认冰盖下方南极大陆构造及冰下湖存在与否的可视化数据。团队计划在今后通过数据分析与补充工作,在未来3年内筛选出适合实施深部冰芯钻取的候选区域。


现场考察成果正转化为研究成果。近期,极地研究所成功查明了阻止南极冰川消失的“冰墙”——冰架崩塌的成因。


冰架(ice shelf)是指冰川流入大海后并未脱离,而是仍与冰川保持连接、厚达数百米的“冰墙”。它可以减缓大陆冰盖向海洋输送的速度,并阻挡从外部涌入的温暖海水。



极地研究所博士Park Taewook与日本北海道大学、首尔大学组成的国际联合研究团队,利用通过计算机再现海洋的最新海洋数值模拟技术证实,斯韦茨冰架正因海底产生的涡旋而不断融化。由北方流向南极沿岸的温暖深层水被涡旋托举至冰架下方,从而对其进行消融。

通过数值模拟再现的阿文岑海洋环流示意图。可以看到海流方向(黄色箭头)、深层较高水温(红色)以及水深(以黑色线标示的500米和700米)。

通过数值模拟再现的阿文岑海洋环流示意图。可以看到海流方向(黄色箭头)、深层较高水温(红色)以及水深(以黑色线标示的500米和700米)。

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以往研究多将温暖海水输送至冰架的原因归结为吹拂南极海表层的强风,而本次研究则确认,洋流与海底地形的相互作用才是向冰架输送温暖海水的最主要成因。该研究成果已刊登在国际著名学术期刊《自然·通讯》(Nature Communications)4月刊。


本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。

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