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來源：互聯(lián)網(wǎng)

南極冰蓋（Antarctic Ice Sheet），是地球的兩大冰蓋之一，覆蓋在南極大陸上。冰蓋絕大部分位于南極圈內(nèi)，直徑約4500千米，面積約1398萬平方千米，約占南極大陸面積的98%，被分為東南極冰蓋、西南極冰蓋、南極半島三個部分。其最大厚度4776米，平均厚度約為2450米，總體積約2450萬立方千米。

南極冰蓋屬于典型的極地大陸性冷冰川，由終年不化的降雪逐漸堆積而成，積雪轉(zhuǎn)換成冰的過程非常緩慢，因此冰蓋相對比較穩(wěn)定。其下層的積雪在上層積雪的重力作用下，被壓實排氣后發(fā)生重結(jié)晶作用，從而形成了堅硬的冰。南極冰蓋的冰和其他淡水冰最大的區(qū)別是它們未經(jīng)過融溶，還含有大量的氣體，因此，它保存著完整的層狀結(jié)構(gòu)。作為地球上最大的固體水庫，占世界陸地冰量的90%，淡水總量的70%，對全球氣候變化、海面升降和人類活動有重大影響。受重力推動作用，冰蓋緩慢地移向海岸，約占總面積10%的前緣冰體被推至海洋，形成漂浮的冰架，冰架斷裂后形成冰山。而由于全球氣候變暖，這些冰架、冰山崩解正處于消融——若《巴黎協(xié)定》目標未能達成，東南極冰蓋會因氣候變化影響而加快融化，到2500年可能導致海平面上升約2~5米。如果整個南極冰蓋融化，地平線將上升58米。

位置境域

南極洲冰蓋位于南極大陸，橫貫南極的山脈將南極大陸分為東西兩部分，將南極冰蓋分為東南極冰蓋和西南極冰蓋。

西南極冰蓋以不規(guī)則的基巖和冰面地形以及大量的冰槽和深槽為特征。西南極冰蓋表面起伏較大，底部位于海中，對氣候變化比較敏感，正在快速消融。由于南極冰蓋的巨大重量，南極大陸東部在海平面以下約2.5千米的位置。東南極冰蓋比西南極冰蓋大10倍，覆蓋在陸地上，形成一個穹狀的高原。科學界普遍認為它比較穩(wěn)定，但近幾十年來，東南極冰蓋的部分區(qū)域已經(jīng)逐漸消融，促使學者重新評估其對氣候變化的敏感性。

成因

南極冰蓋的形成可以追溯到距今3400萬年前，彼時全球氣候正面臨劇變，標志著始新世的結(jié)束和漸新世的開始。南極洲冰蓋形成的可能機制包括兩個外部因素：一是大陸漂移使得南極大陸與南美大陸分離，形成了德雷克海峽，導致環(huán)南極流形成，從而阻礙了低緯向南半球高緯的熱量傳輸，導致南極變冷，最終形成冰蓋。二是地球大氣中的二氧化碳濃度下降趨勢不斷增強，進一步加劇了南極大陸降溫，冰蓋范圍不斷擴大。

南極冰蓋形成后經(jīng)歷了數(shù)次擴張與縮退。在距今大約1400萬年前，南極迅速降溫，被厚度驚人的冰雪覆蓋，終年不化的積雪逐漸堆積成極厚的冰層，形成現(xiàn)今規(guī)模巨大的南極冰蓋。在1.8萬-1.4萬年前的末次冰消期，南極冰蓋曾存在幾次快速的退縮過程。學者推測可能與冰下融水排放導致的冰蓋失穩(wěn)有關(guān)。隨著壓力增加和溫度升高，冰蓋深部的固態(tài)冰會逐漸轉(zhuǎn)化為液態(tài)融水，形成許多大小不一的冰下湖泊。當大陸冰蓋不穩(wěn)定時，冰下湖泊儲存的冰川融水流動性增強，存在大量排放的可能性，這也會反過來影響冰蓋的穩(wěn)定性，導致冰架崩塌速度加快。

1983年在比爾德莫爾冰川地區(qū)發(fā)現(xiàn)了新生代海洋硅藻，一般認為這種生物存在于上新世時期(約530萬~260萬年前)，這一發(fā)現(xiàn)打消了人們對南極洲冰層自形成以來一直持續(xù)存在的普遍看法。據(jù)研究，這些硅藻是從東南極大陸盆地的年輕沉積層中沖刷出來的，并與穿越橫貫南極山脈的冰川沉積物結(jié)合在一起。如果是這樣，那么在大約300萬年前，當硅藻床沉積在海洋航道上時，南極大陸可能是無冰或幾乎無冰的，南極冰蓋可能經(jīng)歷了類似于北半球間冰期后期發(fā)生的冰川消融。

地理特征

氣候

南極冰蓋地處南極，南極氣候獨特，雪面海拔2800米，年平均氣溫約為-50°C，冬季（最冷月為7月）沿海地區(qū)平均溫度為-30~-20℃，內(nèi)陸為-70~-40℃；夏季（最暖月為1月）沿海地區(qū)平均為0℃，內(nèi)陸平均為-40~-20℃，為世界上最寒冷、風暴最多的大陸。南極半島是全球變暖最快的地區(qū)之一，在過去50年里升溫近3℃。自上世紀中葉起，西南極部分氣溫就開始呈現(xiàn)快速增溫趨勢，與常年（1991?2020年平均值）相比，2022年東南極、南極半島及其周邊海域出現(xiàn)較強暖異常。

地形地貌

橫貫南極山脈把南極大陸分為東南極洲和西南極洲兩部分。該山脈從南太平洋岸邊開始沿著羅斯海岸透迤向南，橫穿南極大陸，直達大西洋的菲爾希納冰架東側(cè)，全長3000多千米，有許多海拔3000~4000米的高大山峰。2016年，中國第32次南極科考隊對南極大陸伊麗莎白公主地區(qū)域進行了大規(guī)模調(diào)查，首次實地探明南極冰蓋底部存在地球表面最大的峽谷。南極內(nèi)陸冰蓋海拔最高的區(qū)域冰穹A地區(qū)的冰層厚度在1649米-3135米之間，冰下的甘布爾采夫山脈最高山峰海拔可達2434米。在地球漫長的氣候演化歷史進程中，甘布爾采夫山脈被厚厚的冰層保護起來，沒有受到風化侵蝕作用，完好地保存著不同地質(zhì)年代的神奇地貌。南極冰蓋使南極大陸的基巖幾乎完全埋在冰下，只有在南極大陸邊緣區(qū)域有季節(jié)性的巖石出露。山脈和孤立的nunataks（源于格陵蘭島的因紐特語，用來指被冰包圍的單個山脈）被冰掩埋了大半部分，露巖只占0.4%。

水文

冰穹A地區(qū)下的冰下格里高里·甘布爾采夫山脈曾經(jīng)存在發(fā)育完善的河流水系，約在距今3400萬年前開始出現(xiàn)冰川，伴隨地球軌道周期變化氣候變冷，冰川覆蓋區(qū)域漸次擴張。據(jù)統(tǒng)計，科學家目前在南極冰蓋下方共發(fā)現(xiàn)675個冰下湖，其中有3個冰下湖被成功鉆探抽樣。南極冰下湖通常位于數(shù)千米厚的冰層之下，具有高壓、低溫、黑暗、寡營養(yǎng)等極端環(huán)境特征，具有極其獨特的生態(tài)系統(tǒng)，包含豐富的冰蓋歷史和氣候變化信息。越過接地線、進入冰架下空腔的湖水，還可能改變冰架-海洋相互作用，進而引發(fā)海洋環(huán)流變異。

南極冰蓋底部最大的融水流域在伊麗莎白公主地區(qū)孕育而成。探測發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)冰蓋底部藏有眾多冰下湖泊和冰下水道，且相互貫通連接。其中一個冰下湖泊的寬度達到26.5千米，另一個冰下湖泊形成于冰層厚度超過4000米的地方。

冰蓋消融與保護

冰蓋消融

南極環(huán)流減弱

南極區(qū)域的表層海水由于密度較大而下沉，驅(qū)動形成南極深海環(huán)流，它是全球海洋系統(tǒng)重要的熱量、氧氣、碳和營養(yǎng)物質(zhì)交換通道。每年有數(shù)萬億噸冰冷、高鹽、富氧的海水在南極洲周圍下沉，向北輸送深水流到印度洋、太平洋和大西洋。然而，若無節(jié)制的碳排放持續(xù)，大量冰蓋融化產(chǎn)生的淡水使南極表層海水密度和鹽度降低，下沉變慢，從而減緩了深水循環(huán)，導致深海洋流放緩，加劇南極和格陵蘭冰蓋的融化，對氣候、海平面和海洋生態(tài)系統(tǒng)造成影響。

冰架消融

南極冰蓋消融的主要表現(xiàn)有兩個。其一是南極冰蓋周邊有大型的冰架漂浮在海面，冰蓋上的冰通過冰架匯到海洋里。2001—2020年，南極冰蓋冰川物質(zhì)損失量為26390億噸，相應的損失率為1320億噸/年。南極冰架年均崩解面積3411.4平方公里，年均崩解質(zhì)量為7711億噸。由于全球氣候變化，包括全球大氣變暖、海洋變暖等原因，這些冰架崩解的頻率越來越快，周期越來越短，面積和范圍越來越大。還有一大表現(xiàn)就是冰架底部的融化。對于南極冰蓋來說，底部的暖水侵入導致冰架底部的消融是物質(zhì)損失最主要的原因，這部分占了整體融化的67%。

南極冰蓋表面融化顯著，融化多分布于南極冰蓋邊緣及南極半島地區(qū)，主要出現(xiàn)在南半球夏季（12月至次年2月），隨著氣候變暖，南極洲西部的冰層正以驚人的速度融化，與完全覆蓋在陸地上的東南極冰蓋相比，西南極冰蓋有一部分位于海中，對氣候變化更為敏感，一些學者認為它會在不久的將來徹底消融。然而實際上，南極東部冰蓋的狀況也不容樂觀，偏西風將溫暖的海水吹向了東南極冰蓋，使該地區(qū)冰層在近幾十年中急速變薄，過去10年間的觀測數(shù)據(jù)顯示，南極東部冰蓋日益受到溫暖海水的嚴重威脅。

海平面上升

南極冰蓋的消融正引起各界關(guān)注。2020年11月27日，科技部國家遙感中心發(fā)布的《全球生態(tài)環(huán)境遙感監(jiān)測2020年度報告》（該報告首次將“南極冰蓋變化”專題納入專題系列）顯示，1999—2019年南極洲冰蓋表面融化面積達263.4萬平方千米，約占南極總面積的19%。衛(wèi)星數(shù)據(jù)顯示，2012年前，南極冰蓋以每年760億噸的速度減少。此后融化速度急劇增加，從2012年到2017年，南極大陸每年失去2190億噸冰，相當于每年海平面上升0.6毫米。

生物多樣性威脅

南極冰蓋的融化對以冰作為棲息地的生物種群受到的影響最為直接。這些變化可能會影響南極洲生態(tài)系統(tǒng)的各個層面。其次，南極冰架和海冰是許多海洋生物的棲息地和食物源，包括浮游生物、魚類、鳥類和海豹等。海冰融化可能導致這些物種的棲息地縮小，對南極生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生物多樣性構(gòu)成潛在威脅。根據(jù)聯(lián)合國的數(shù)據(jù)，海冰在下個世紀可能會減少25%。這可能導致南極洲海洋食物網(wǎng)的基礎——磷蝦的減少。從甲殼亞門到企鵝，將面臨更激烈的競爭，爭奪更少的食物資源。

預測

在人為溫室氣體排放引起的全球變暖背景下，南極冰蓋將在未來發(fā)生怎樣的變化、對全球海平面上升的影響如何，目前仍存在很大的不確定性，對預估未來海平面上升和沿海地區(qū)制定相關(guān)應對政策帶來極大的挑戰(zhàn)。

如果溫室氣體排放繼續(xù)不減少，到2100年，南極大陸有可能使海平面上升1米以上，到2500年可能使海平面上升15米以上。在未經(jīng)校正的氣候模式工業(yè)革命前氣候場的驅(qū)動下，冰蓋模式模擬的南極冰蓋準平衡態(tài)之間差異巨大，在一些氣候模式的暖偏差下西南極冰蓋可部分或全部瓦解。

準確預估全球氣候變暖下冰蓋的質(zhì)量損失和相應的海平面上升具有重要的科學和社會和經(jīng)濟意義，而目前冰蓋數(shù)值模式的改進和復雜化還不足以實現(xiàn)這一目標，亟需改進氣候模式在極區(qū)的模擬效果，厘清目前理解尚不充分的云反饋和海洋經(jīng)向熱量輸送等對氣候敏感度有重要影響的機制。

冰蓋保護

1959年，《南極條約》的簽署標志著南極開始了和平利用、科學研究的新時代。1964年，簽署《南極條約》的各方達成共識，建立了一系列保護南極環(huán)境的規(guī)則，規(guī)范人類活動。1972年，簽署《南極條約》的各方就管理海豹捕獵活動達成共識，致力于保護海豹。1991年，各國又簽訂了《馬德里協(xié)定》（馬德里 Protocol），促進了《南極條約》體系的完善?！恶R德里協(xié)定》建立起南極洲環(huán)境保護的協(xié)商機制，將環(huán)境影響評估放在南極環(huán)境管理的核心位置。

直至今日，部分國家與聯(lián)合國組織仍在繼續(xù)完善對南極的保護。2018年2月，原中國國家海洋局發(fā)布《南極活動環(huán)境保護管理規(guī)定》，對考察、旅游、探險、漁業(yè)、交通等南極活動作出明確的規(guī)定。2023年，南極海冰過程和氣候?qū)＜医M（ASPeCt）及氣候與冰凍圈北冰洋冰工作組（CASIWG）年會恰逢芬蘭在赫爾辛基主辦南極條約協(xié)商會議，與會的世界氣象組織秘書長塔拉斯強調(diào)了南極在全球氣候系統(tǒng)中的核心作用，以及減少溫室氣體排放的重要性。此外，會議還發(fā)布了有關(guān)南極洲氣候變化問題的《赫爾辛基宣言》，其中著重指出氣候變化對全球產(chǎn)生的影響，以及采取緊急行動來保護南極洲的必要性。

科考與研究

科學考察

南極大陸全洲沒有人類定居，只有科學考察人員和捕撈船隊在此活動。南極冰蓋封存了地球上許多重大事件，冰中的記錄豐富詳細，獨特地保存了大氣的成分，是全球氣候變化研究的基礎，對全球氣候的調(diào)節(jié)起到至關(guān)重要的作用，也為諸多領域的科學研究提供重要資源。自20世紀70年代以來，在南極大陸附近的鉆探工作已經(jīng)揭示了南極冰川的總體新生代演化。隨著對南極冰蓋冰下科學的好奇心增大，國際科學界采取了聯(lián)合攻關(guān)、探測和抽樣等方法，防止冰下水環(huán)境遭遇污染的風險。

作為全球最缺乏現(xiàn)場觀測資料的地區(qū)之一，南極冰蓋的相關(guān)觀測數(shù)據(jù)十分稀少。從1957—1958國際地球物理年（IPY）至今，在整個南極大陸僅有19個人工氣象站點具有時間序列長且連續(xù)的風速和風向等數(shù)據(jù)，而且大部分站點分布于冰蓋邊緣地區(qū)，只有 2 個站位于南極大陸內(nèi)部。

自動氣象站( Automatic Weather Station，簡稱 AWS) 可以實現(xiàn)在偏遠地區(qū)和氣候惡劣地區(qū)的長期無人檢測，在過去20年間，超過100個AWS安裝在南極大陸不同地區(qū)，用于補充觀測南極大陸不同區(qū)域氣候變化，其中絕大多數(shù)位于東南極冰蓋。

1984年11月20日，中國首次南極洲考察隊的591名隊員乘坐“向陽紅10號”船和“J121號”船從上海出發(fā)，開始遠征南極。1989年，中山站在位于東南極大陸的拉斯曼丘陵建成，成為觀測研究南極冰蓋、冰架、高空大氣物理、南極大陸地質(zhì)、南冰洋的理想之地。1999年，中國第十五次南極考察隊第三次內(nèi)陸冰蓋考察隊抵達南極內(nèi)陸冰蓋最高點冰穹A，2008年中國南極內(nèi)陸冰蓋昆侖科考隊順利登上冰穹A，并于2009年在冰穹A建成第一個內(nèi)陸科學考察基地——昆侖站。2014年，在位于東南極冰蓋的伊麗莎白公主地區(qū)建成中國南極泰山站，是中山站和昆侖站之間重要的中轉(zhuǎn)站點。

學術(shù)研究

巨大的南極冰蓋是科學研究的重要方向，包括冰川學、氣象學和古氣候?qū)W在內(nèi)的各領域都需要以南極冰蓋為研究對象。國際地球物理年（1957年）以來，有關(guān)南極洲冰蓋的形成、演化以及它與大氣、海洋等環(huán)境因素相互作用的研究是最近30年南極研究中發(fā)展最快的領域之一。其中有關(guān)南極冰蓋對溫室氣體排放的響應（即對大氣—海洋—冰相互作用過程中的動力學過程的影響），及南極冰蓋的演化，特別是全新世以來，其動力過程和內(nèi)部結(jié)構(gòu)等基本問題尤其引人關(guān)注。

冰川和氣候演化方面，中國著名生態(tài)學家孫立廣等對西南極菲爾德斯半島古海蝕龕沉積物的研究不僅很好地揭示了該地區(qū)距今4600年以來冰蓋進退、地貌與古氣候的演化過程，同時也為南極新生代氣候和環(huán)境研究提供了一種新的研究載體；北京師范大學教授趙燁、李容全通過碳-14測年確定了南極菲爾德斯半島青苔泥炭層的形成年齡。這些研究成果無疑極大地豐富了南極半島冰川和氣候演化的研究，為最終建立南極半島冰川和氣候演化模型提供了確鑿的材料。技術(shù)方面，利用地表能量平衡過程認識氣候系統(tǒng)多圈層之間的相互作用，首先需要可靠的設備對相關(guān)物理要素進行準確觀測。近年來，極地的觀測技術(shù)和冰/雪-氣相互作用的模式集成都有了明顯的提高，多種技術(shù)方案已經(jīng)被應用到南極地表的研究中。

今后，亟待加強和關(guān)注的研究方向包括推進南極洲物質(zhì)平衡的大范圍觀測、發(fā)展一套有機地處理南極冰蓋短時間尺度觀測數(shù)據(jù)與長時間序列冰芯數(shù)據(jù)相結(jié)合的同化系統(tǒng)、加強理解南極冰流快速變化等。目前限制冰蓋模式預測能力的因素主要是模式邊界條件的不確定性以及觀測數(shù)據(jù)的相對缺乏。邊界條件不確定性因素主要包括冰下地形、冰厚、冰流以及近表面大氣溫度、短波輻射和降雪。因此，下一階段，為便于測試不同的數(shù)值模式對冰蓋邊緣迫動的反應，改進邊界條件和測試數(shù)據(jù)加入更多冰蓋演化的物理過程顯得尤為必要。

參考資料 >

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東南極冰蓋比西南極冰蓋大10倍，新研究認為其將保持穩(wěn)定.澎湃新聞.2024-05-09

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法國氣候與環(huán)境科學實驗室教授Gilles Ramstein訪問地質(zhì)地球所.中國科學院.2024-05-09

秦大河:將南極活動保持在盡可能低的程度.中國科學院.2024-05-09

南極洲東南極冰蓋或加速融化，480年后海平面將升2到5米.澎湃新聞.2024-05-24

南極洲自1992年以來已失去3萬億噸冰.中國科學院.2024-05-09

Ice Sheet.National Geographic.2024-05-09