彼得曼冰川 我心底的梦幻
| 发布时间： | 2009-07-25 | 点击次数： | 0 |
案情回放：
彼得曼冰川 我心底的梦幻
——断裂意味着什么
彼得曼冰川有20千米宽,它是格陵兰五个或六个特别宽的冰川之一,不仅表面结构复杂,其内部和底部也极其复杂
□本报记者黄永明发自格陵兰
水流渐渐地由缓慢变得湍急,四只皮艇的运动也随之加快。皮艇之间相距20米,以绳子连接,除了第三只上无人外,其他每只都坐着手持船桨的人。从直升机上看去,宽阔的深蓝色水面上,皮艇显得十分渺小；水面弯弯曲曲,一直延伸到天边。
这并非一群皮艇爱好者在挑战自我,而是科学家在做研究。并且,这种研究方式恐怕是之前没有人做过的———他们不是在普通的河流里漂流,而是在北极一个巨大的冰川表面的水道中。水道的两旁也并没有沙石构成的河岸,作为替代的是一望无际耀眼的白色冰面。
这是7月12日英国阿伯里斯特威斯大学的冰川学家阿兰·哈伯德(AlunHubbard)与合作者在格陵兰岛彼得曼冰川(PetermannGlacier)上工作的情景。上月底,他跟随一群关注气候变化的积极分子来到这里,开始对这座世界上最北的冰川展开研究。
在绿色和平组织的“极地曙光号”6月28日首次到达彼得曼冰川的时候,它看上去就是天边的一道白线,连接着两侧的山脉。白线显得有点乏味,缺乏特征。船上的三名科学家也都是第一次实地到达这里,之前他们只通过卫星照片研究过这座冰川。
实际上,彼得曼冰川有20千米宽。“我对彼得曼冰川感兴趣,是因为它是格陵兰六个或五个特别宽的冰川之一,它们都是在海里终结的。”美国俄亥俄州立大学的冰川学家杰森·博克斯(JasonBox)说。
格陵兰大约有200个海洋性冰川,由于气候变化,它们正在加速流动,将格陵兰岛上积蓄的冰释放出去。
杰森相信,彼得曼冰川是格陵兰5到10个最不稳定的冰川之一。
在“极地曙光号”到达彼得曼冰川之后的至少17天里,冰面上的气温从未低于过融化点。现在,彼得曼冰川的前缘正在断裂,很有可能在一个多月的时间里释放出一座浮在海面上向南漂流的“冰岛”(iceisland)。“冰岛”的面积将有20平方千米。
冰岛
在杰森看来,如果一块浮冰大到能让一两百人在上面驻扎,这块浮冰就足以被称为“冰岛”。在过去的几年里,北极的冰川已经多次释放出“冰岛”。2005年,加拿大埃尔斯米尔岛北部的一个冰架断裂,释放出一个66平方千米的“冰岛”。“冰岛”向着波弗特海移动。波弗特海位于美国阿拉斯加东北和加拿大北极群岛西北部的北面,是石油开采的重要海域。
“冰岛”的出现对石油平台构成了威胁。但好在这个大冰块在2007年8月走进了海岛的一个死胡同,在那里停了下来。科学家希望它一直在那里融化殆尽———这可能需要数十年的时间。
去年,埃尔斯米尔岛一共又失去了200平方千米的冰,包括加拿大五个北极冰架之一完全断裂,飘入北冰洋。
同样是在去年夏天,彼得曼冰川断裂出了一个29平方千米的“冰岛”。在这个事件发生之前,杰森和他大学里的同事们是最先向世界发出预警的人。这座“冰岛”顺着格陵兰和埃尔斯米尔岛之间的奈尔斯海峡南下,对海上的船只和石油平台都形成潜在的威胁。
这座“冰岛”被命名为“彼得曼冰岛”。为了应对它的威胁,9月份,加拿大科学家在岛上安装了GPS,用于随时追踪“冰岛”的移动情况。此时,彼得曼冰岛已经漂流到了埃尔斯米尔岛的东南角。到了今年3月下旬,“冰岛”已经越过了北极圈并以每天9海里的速度继续向南漂移；此时,它的质量已经减少了大约25％———它最初的质量有10亿吨。
到了今年6月,它漂移的里程达到了2000公里,此时它已经失去了大约一半的质量,面积减小到12平方千米,但仍在加拿大海域威胁着过往船只。
让杰森等人担心的是,同一个冰川现在正在制造面积数倍于彼得曼冰岛的新“冰岛”。这座庞大的新“冰岛”的面积将达到100平方千米。
实际上,目前看来,彼得曼冰川接下来可能会断裂出5座“冰岛”。在卫星图片上,杰森用A到E五个字母标示冰面上正在裂开的5片区域,其中100平方千米的“冰岛”对应的是A片。A片位于冰川的最前缘,与它并列的是面积20平方千米的D片。它们的后面还有B、C和E片。
但是,在A片断开之前,可能需要D片先断开。“我们认为,如果D走了,那E也会走,也许B和A也会走。D是其中连接情况最弱的。它只有3－4千米还连着,而A有7－8千米还连着。”杰森7月15日说。
“D片很快就会走。”他继续说,“如果天气继续暖和,风很强,海浪也强的话。”南方周末记者问他:“你预测在我们8月初离开这里之前,D片走掉的可能性有多大?”杰森摸摸自己的胸口,摸摸自己的胳膊肘,又摸摸自己的膝盖,说:“我感觉……我用胳膊肘想想,我用膝盖想想……”他也没有任何把握。之前他曾估计彼得曼冰川会在7月3日到15日之间断裂,但这一预言并没有成真。
杰森又琢磨了一会儿,说未来两个星期中,D片断裂的可能性比不断裂的可能性大,“我认为赔率是60∶40。我想,到了9月份的时候,断裂的可能性是90％。”
冰面
“我认为冰川是一种十分有趣并且能激发兴趣的自然形体,它自身带有很多谜题和问题,十分复杂。”7月16日晚上9点半,阿兰坐在甲板的长椅上晒太阳,手里拿着一听啤酒。他之前在格陵兰的冰盖上做了很多工作,这是第一次走上冰川来研究。
“在一个层面上,它们非常直接,是某种容易理解的现象。”他说,“雪积存下来,质量越来越大,然后变成这种移动的状态,就像一条传送带。这是一种十分容易形成的理解方式。”
“然后当你到达这些冰川的时候,”阿兰接着说,“你就会看出它们的变化和它们的巨大,它们不同的融化方式,它们对外界不同因素的各种响应。你遇到的问题从根本上来说是科学问题,但同时也是令人遐想的问题。”的确,在船上看去,彼得曼冰川是一条白线,从卫星图片上看,彼得曼冰川是一条白色的条带；但是,当从直升机上看,或是踏上冰川的时候,它的复杂结构和起伏便会立即打破脑海中冰川缺乏个性的固有印象。
冰川的表面并不是滑雪场或溜冰场,它表面的起伏就像公园里的人造小山,行走其间,是需要花费一点力气的。有所不同的是,冰川的“山脊”往往更为锋利,几乎只够一个人在上面行走通过。
在这些起伏之间,点缀着大小不一、形状十分不规则的小水洼。这些小水洼呈现出浅蓝色,底部往往有黑色物质。在水洼旁边,也常常能看到直径三四十厘米的圆柱形水坑,这些水坑往往有半米深,但也有比较浅的。也可能看到冰面刚刚开始呈放射状破裂,这是水坑形成的前兆。水坑底部也都沉积着黑色物质。与水洼的黑色物质相同,这些像泥土一样的物质是一种混合物,它包含了来自两侧岩壁的尘土、大气中带来的人类燃烧物,以及从太空中坠入地球的陨星物质。
对于患有密集物体恐惧症的人来说,从直升机上俯瞰冰面,也许会是一种带来不快的事情。因为从高处看去,冰面上的水洼实在太密集,简直快要赶上鳞片了。
水洼与水洼之间可能会有溪流连接,走在溪流边上,只能听到三种声音:风声、流水声和脚步踩压冰面的嘎吱声。但冰面实际上是十分结实的,走过时脚并不会陷下去,只会留下浅浅的鞋印。在彼得曼前缘,冰的厚度达到了10米以上,科学家们在工作中经常会把直升机停上去。
其实这里也存在着危险。溪流有时会从“冰桥”下流过,“冰桥”看上去很厚,但实际上是由积雪构成的,人不慎踩上去以后会把大半个身子陷进去。好在分辨冰和积雪并不太难,虽然都显白色,但积雪看起来颜色更深,有点发黄。另外,北极熊对行走在冰面上的人也构成威胁,船上的澳大利亚探险家艾瑞克·菲利普斯(EricPhilips)就在冰面上发现了被北极熊分尸的海豹。
在某些地方,溪流在更深的缝隙中运动,这些缝隙就是冰川的裂缝。站在冰川上看过去,很难说出裂缝有多少公里,因为你会看到它一直延伸到视野的尽头。流水让裂缝更容易扩大,因为在冰川上,融水就像是刀子和钻头。
彼得曼冰川由陆地流向大海,冰川底部与海水最初接触的位置被称为“接地线”(groundingline)。从接地线到前缘,彼得曼冰川延伸70千米,厚度也从最初的600米逐渐减少到十几米。换句话说,这70千米长的冰面是浮在海水上的,形成所谓冰架。
流动
在冰川旁边的船上或是站在冰川上,一个人并不会感到冰川在流动。相反,它好像是完全凝固的。但是,通过杰森的相机,冰川的流动能够被十分直观地看到。
从到达彼得曼冰川的第一天开始,杰森就频繁往返于船和冰川之间,他这是在安装他的冰川照相机。之前他已经从别的冰川那里收回了两年前放置的相同类型的相机,其中几部继续使用,此外他也又带了四部新的来。
“在彼得曼,可选择的安放相机的地点并不多。”杰森说,“但我们找到了一些不错的地点,我们把相机放到尽量高的地方。使用广角镜头,比如24mm或28mm的,所以视野开阔。”杰森为相机安装了一个附加的控制器,自动控制这些尼康和宾得相机每分钟拍摄一张照片。他一共在彼得曼冰川安放了7部相机,其中两部位于冰面上,一部看着冰面,一部看着陆地。其他五部均在冰川两侧的峭壁顶端。他选择相机的位置和视角,以便看到尽量大的范围。尽管专注于冰面上的某些区域也许是有价值的,但杰森此次想要观察的是大范围的裂缝。“这些相机非常有用,因为就像是一直在看,就像是盯着,每分钟睁开一次眼睛。”相机把拍摄的照片存在存储卡中,杰森则过一段时间就要乘直升机去把照片拷回来。杰森对相机获取的数据非常满意:“我们说一张照片顶一千个单词,而我们有几千张照片,所以,相当于很多本书了。”杰森在取得照片后,把照片合成为动画,这样就能看到冰面的连续变化了。杰森现在已经有了10天长的动画。画面中,太阳像复印机中的灯管一样一遍遍从冰面上空扫过,能清楚看到冰相对于地面移动,也能看到裂缝在变宽,有些碎片裂出来。杰森说,冰面的流动速度是平均每天5米。
“我想我看到的现象是流动速度在加快,不过仅仅是在9天的时间里。”杰森说。更长时间的数据还有待分析。
在杰森亲自到彼得曼冰川来做研究之前,他对彼得曼的研究是通过美国宇航局(NASA)的卫星照片完成的。他和他的研究生一起监测格陵兰岛32个主要冰川的变化。在2006到2007年,他们测量到格陵兰的冰架面积减少了62.9平方千米；到了2007－2008年,数字达到183.8平方千米,几乎是前一年的三倍。“我们现在知道,气候无需再升温,格陵兰也会失去更多的冰。”他在去年底曾表示,“它可能已经越过了保持我们记忆中的冰量的那个点。”他现在告诉南方周末记者:也许更重要的是,这个速度有多快。也许只失去一点点,那谁关心呢?我们现在并没有很好理解的是,有多快。
难题
实际上,尽管彼得曼冰川位于超过北纬81度的高纬度地区,但它是一个已经被很好地研究了的冰川。这些研究中最主要的工作是由美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的艾瑞克·瑞格诺(EricRignot)完成的。
他用卫星遥感的数据研究彼得曼冰川,同时也做野外考察。瑞格诺和他的同事在2001年发表论文称,格陵兰岛上包括彼得曼在内的三个大冰川每年的质量收支为负数,每年大约丢失掉4立方千米的冰。他在2008年的另一篇论文中又说,冰架底部的融化是彼得曼冰川最主要的融化方式,这种融化的速度是表面融化的20倍,是释放冰山的18倍。
冰川不只是表面结构复杂,其内部和底部也极其复杂。瑞格诺注意到,冰川内部也存在水道,这些水道对冰川的融解起到了很重要的作用。就彼得曼来说,某些冰面之下数十米的地方存在水道,而这些地方的冰的总厚度有100米。
“如果这种状况对冰架来说是普遍的,比方说对南极洲西部的松岛湾(PineIslandBay)也是这样的话,那就意味着由温暖的海水所引起的冰架融化将比基于冰架厚度减小所做的预测更快地令冰架破裂。”他和美国科罗拉多大学的康瑞德·史戴芬(KonradSteffen)在2008年的论文里这样写道。后者是杰森的博士生导师。
这一次,阿兰和合作者在冰川表面的水道里划皮艇,也是意图了解冰川的内部结构。他的研究方式是,用雷达向冰川内部发射高频脉冲信号,信号在冰面、冰内分层的地方,以及冰底与海水接触的地方都会发生反射,他将反射信号记录下来之后用计算机对信号进行分离,最后制作出冰川内部的分层结构图。
起初,他想以滑冰的方式在冰面上行进,以进行这项测量。他把自己的想法告诉了探险家艾瑞克,后者曾用相同的方法在南极洲和北极海冰上行进。结果两人讨论出了一个更加疯狂的想法:用皮艇漂流的方式测量。
彼得曼冰川上有一条长达40公里的水道,漂流就选择在这里进行。7月11日,也就是漂流的前一天,直升机就把皮艇吊了过去,人们在冰川上一直为第二天的工作准备到晚上10点才返回。第二天早上7点,他们又继续过去做准备。
漂流在上午和下午分两次进行,探险家艾瑞克坐在最前面的皮艇里,第二个皮艇里坐着阿兰和英国圣安德鲁斯大学的地球物理学家理查德·贝茨(RichardBates),第三个皮艇里放着雷达和GPS,第四个皮艇里坐着杰森和“极地曙光号”上的水上运动好手泰科萨斯。
一开始的时候,水流缓慢,到后来就越来越快。冰上的助手们一开始是跟着皮艇跑,后来干脆换乘直升机。他们要预先到达终点,在那里拴一条绳子,以便皮艇到达时抛给他们。那一天,阿兰等人一共划了五个小时的皮艇,行进27公里。实际上,他们不希望皮艇走太快,不然的话雷达信号会有衰减。
阿兰试图理解的是冰川从表面到底部的结构,而对于冰川学家来说,研究中更大的难题其实来自于更低的位置———海床岩石的形状。
对于预测冰川的流动来说,这是一个非常大的未知数。“海床岩石不是很平,有山,有谷,如果渠道向左转向右转,那会很强地影响冰川的流动。”杰森说。虽然有卫星雷达,但由于它们位置非常高,对于测量冰川底下的海床来说精度不够。所以,科学家需要用飞机做雷达探测,现在大约只有四分之一的冰川被用飞机测量过。
彼得曼的测量完成得不错,但在其他的许多冰川,雷达没有完全成功地穿透它们。因为还没有雷达能够穿透表面很粗糙、底部很湿的冰。这是两个技术上的挑战:需要有胜任的雷达,而且要飞很多冰川,每个冰川不是做一条线的测量,而是做很多条。
“因为得到海床岩石的图像是高度重要的,在未来10年到15年里,也许会有成像雷达让我们得到深入南极洲和格陵兰1000米、500米和100米的图像。”杰森说。
另一方面,冰川学中还存在着一个根本性的未知:冰川对不同的力量的敏感程度如何。冰川学家目前没有可靠的模型来模拟冰川的流动。已有的模型也只是二维的,缺乏可靠的三维模型。这就直接影响到科学家如何预测、如何模拟冰川的举动。
就彼得曼冰川而言,它的一个特殊之处在于,在接地线上游,还有50千米长的陆地是位于海平面以下的。格陵兰岛上许多其他的冰川也有相似的状况。这种状况意味着,一旦冰川变薄,接地线向上游移动,那就会有海水迅速灌进去,使更多的冰浮在水面上。科学家称之为“海洋不稳定”(marineinstability)。这种不稳定性会如何影响冰川,目前也没有被很好地解答。这种未知数正引发科学家的担心。
“我们知道的是,当冰接触到海水的时候,冰流得更快了,我们知道这一定是某种水润滑效应。因为水就像油,帮助减少摩擦力。”杰森说。
变暖
杰森主要从气候的角度研究冰川,阿兰的兴趣是考察冰川本身的物理性质,而船上的第三名科学家理查德则主要是进行海洋学的研究。他们的经费主要来自于美国宇航局、美国国家科学基金会和英国国家科学基金会,而绿色和平组织在科考中为他们提供了关键性的帮助。
理查德此行的首要任务是测量洋流的温度。“我们需要更好地理解它。”理查德说,“它可以改变气候状况,可以改变海洋的整个生态系统,因而非常重要。”理查德带来了CTD,它是一个近一米长的圆柱形仪器,用于测量海水的温度。
他寻找具有不同特征的地点进行测量。在他们皮艇漂流的终点处,是一个直径大约20米的漩涡,在他看来,这个地方是特别的。漩涡呈现蓝黑色,说明它非常深。7月9日,他和艾瑞克一起来到这个漩涡旁,他们支起架子,然后拉着CTD上的长绳慢慢把它放进去。实际上,漩涡的底下是一个冰洞,这个冰洞穿透了60米厚的浮冰。CTD被一直往下放,穿过了冰层,一直到达190米深的地方进行测量。除了这个地方之外,理查德共在彼得曼冰川附近的45处地点进行了测量。
在对洋流的研究中,科学家有一种担心是,保持欧洲温暖的大西洋洋流会在短时间内中断,从而引起气候的迅速变化。但最近一项发表在美国《科学》杂志上的研究则认为,这种状况的来临比人们担心的要慢。
这里所说的大西洋洋流的中断是其对汇入海洋的冰川融水的一种响应。美国俄勒冈州立大学的彼得·克拉克(PeterClark)等人的计算机模拟显示,冰川融化呈现出一种渐进的趋势,所以洋流并不会像有人担心的那样在几十年内中断。他们的研究结果显示,洋流目前正在减慢,到本世纪末可能会减少30％,这种变化速度“会给生态系统更多的时间适应新的生存条件”。
瑞格诺在2008年美国地球物理联合会(AGU)秋季会议的报告中说,格陵兰和南极洲正在以更快的速度为海平面上升做贡献。到2100年,海平面很可能上升1米而无主要的冰盖消失,在2100年之后,海平面可能会上升数米。2100年之后的情况“属于科幻”,瑞格诺说。“没有必要往山上跑。”他总结道,“走去就行。”这引发了全场的笑声。
其实,阿兰在彼得曼所做的皮艇漂流只是他此次研究中重要性位居第二的任务。他的首要任务是,在彼得曼冰川上安装数台GPS,这些GPS有的通过卫星有的通过中继站发回数据,以便科学家们监测到A到E五片大冰块的动向。
他们的想法是,一旦“冰岛”断裂出来,人们便可以在互联网上直接通过GoogleEarth来随时追踪“冰岛”。“这种方式可能会引起更多人对气候变化的思考。”杰森说。
到7月19日为止,GPS还在静静地等候着,冰面仍然没有断开。也许,此行中阿兰最大的亮点就是那次冰川皮艇漂流了。
7月12日的傍晚,在完成了27公里的漂流,皮艇终于达终点时,阿兰却突然对大家说:“啊,我忘记打开仪器了!”这句话说出去后,他看到了一张张拉长而阴郁的脸。
当然,阿兰是跟大伙开了一个玩笑。所有的数据都已经在那儿了。
——断裂意味着什么
彼得曼冰川有20千米宽,它是格陵兰五个或六个特别宽的冰川之一,不仅表面结构复杂,其内部和底部也极其复杂
□本报记者黄永明发自格陵兰
水流渐渐地由缓慢变得湍急,四只皮艇的运动也随之加快。皮艇之间相距20米,以绳子连接,除了第三只上无人外,其他每只都坐着手持船桨的人。从直升机上看去,宽阔的深蓝色水面上,皮艇显得十分渺小；水面弯弯曲曲,一直延伸到天边。
这并非一群皮艇爱好者在挑战自我,而是科学家在做研究。并且,这种研究方式恐怕是之前没有人做过的———他们不是在普通的河流里漂流,而是在北极一个巨大的冰川表面的水道中。水道的两旁也并没有沙石构成的河岸,作为替代的是一望无际耀眼的白色冰面。
这是7月12日英国阿伯里斯特威斯大学的冰川学家阿兰·哈伯德(AlunHubbard)与合作者在格陵兰岛彼得曼冰川(PetermannGlacier)上工作的情景。上月底,他跟随一群关注气候变化的积极分子来到这里,开始对这座世界上最北的冰川展开研究。
在绿色和平组织的“极地曙光号”6月28日首次到达彼得曼冰川的时候,它看上去就是天边的一道白线,连接着两侧的山脉。白线显得有点乏味,缺乏特征。船上的三名科学家也都是第一次实地到达这里,之前他们只通过卫星照片研究过这座冰川。
实际上,彼得曼冰川有20千米宽。“我对彼得曼冰川感兴趣,是因为它是格陵兰六个或五个特别宽的冰川之一,它们都是在海里终结的。”美国俄亥俄州立大学的冰川学家杰森·博克斯(JasonBox)说。
格陵兰大约有200个海洋性冰川,由于气候变化,它们正在加速流动,将格陵兰岛上积蓄的冰释放出去。
杰森相信,彼得曼冰川是格陵兰5到10个最不稳定的冰川之一。
在“极地曙光号”到达彼得曼冰川之后的至少17天里,冰面上的气温从未低于过融化点。现在,彼得曼冰川的前缘正在断裂,很有可能在一个多月的时间里释放出一座浮在海面上向南漂流的“冰岛”(iceisland)。“冰岛”的面积将有20平方千米。
冰岛
在杰森看来,如果一块浮冰大到能让一两百人在上面驻扎,这块浮冰就足以被称为“冰岛”。在过去的几年里,北极的冰川已经多次释放出“冰岛”。2005年,加拿大埃尔斯米尔岛北部的一个冰架断裂,释放出一个66平方千米的“冰岛”。“冰岛”向着波弗特海移动。波弗特海位于美国阿拉斯加东北和加拿大北极群岛西北部的北面,是石油开采的重要海域。
“冰岛”的出现对石油平台构成了威胁。但好在这个大冰块在2007年8月走进了海岛的一个死胡同,在那里停了下来。科学家希望它一直在那里融化殆尽———这可能需要数十年的时间。
去年,埃尔斯米尔岛一共又失去了200平方千米的冰,包括加拿大五个北极冰架之一完全断裂,飘入北冰洋。
同样是在去年夏天,彼得曼冰川断裂出了一个29平方千米的“冰岛”。在这个事件发生之前,杰森和他大学里的同事们是最先向世界发出预警的人。这座“冰岛”顺着格陵兰和埃尔斯米尔岛之间的奈尔斯海峡南下,对海上的船只和石油平台都形成潜在的威胁。
这座“冰岛”被命名为“彼得曼冰岛”。为了应对它的威胁,9月份,加拿大科学家在岛上安装了GPS,用于随时追踪“冰岛”的移动情况。此时,彼得曼冰岛已经漂流到了埃尔斯米尔岛的东南角。到了今年3月下旬,“冰岛”已经越过了北极圈并以每天9海里的速度继续向南漂移；此时,它的质量已经减少了大约25％———它最初的质量有10亿吨。
到了今年6月,它漂移的里程达到了2000公里,此时它已经失去了大约一半的质量,面积减小到12平方千米,但仍在加拿大海域威胁着过往船只。
让杰森等人担心的是,同一个冰川现在正在制造面积数倍于彼得曼冰岛的新“冰岛”。这座庞大的新“冰岛”的面积将达到100平方千米。
实际上,目前看来,彼得曼冰川接下来可能会断裂出5座“冰岛”。在卫星图片上,杰森用A到E五个字母标示冰面上正在裂开的5片区域,其中100平方千米的“冰岛”对应的是A片。A片位于冰川的最前缘,与它并列的是面积20平方千米的D片。它们的后面还有B、C和E片。
但是,在A片断开之前,可能需要D片先断开。“我们认为,如果D走了,那E也会走,也许B和A也会走。D是其中连接情况最弱的。它只有3－4千米还连着,而A有7－8千米还连着。”杰森7月15日说。
“D片很快就会走。”他继续说,“如果天气继续暖和,风很强,海浪也强的话。”南方周末记者问他:“你预测在我们8月初离开这里之前,D片走掉的可能性有多大?”杰森摸摸自己的胸口,摸摸自己的胳膊肘,又摸摸自己的膝盖,说:“我感觉……我用胳膊肘想想,我用膝盖想想……”他也没有任何把握。之前他曾估计彼得曼冰川会在7月3日到15日之间断裂,但这一预言并没有成真。
杰森又琢磨了一会儿,说未来两个星期中,D片断裂的可能性比不断裂的可能性大,“我认为赔率是60∶40。我想,到了9月份的时候,断裂的可能性是90％。”
冰面
“我认为冰川是一种十分有趣并且能激发兴趣的自然形体,它自身带有很多谜题和问题,十分复杂。”7月16日晚上9点半,阿兰坐在甲板的长椅上晒太阳,手里拿着一听啤酒。他之前在格陵兰的冰盖上做了很多工作,这是第一次走上冰川来研究。
“在一个层面上,它们非常直接,是某种容易理解的现象。”他说,“雪积存下来,质量越来越大,然后变成这种移动的状态,就像一条传送带。这是一种十分容易形成的理解方式。”
“然后当你到达这些冰川的时候,”阿兰接着说,“你就会看出它们的变化和它们的巨大,它们不同的融化方式,它们对外界不同因素的各种响应。你遇到的问题从根本上来说是科学问题,但同时也是令人遐想的问题。”的确,在船上看去,彼得曼冰川是一条白线,从卫星图片上看,彼得曼冰川是一条白色的条带；但是,当从直升机上看,或是踏上冰川的时候,它的复杂结构和起伏便会立即打破脑海中冰川缺乏个性的固有印象。
冰川的表面并不是滑雪场或溜冰场,它表面的起伏就像公园里的人造小山,行走其间,是需要花费一点力气的。有所不同的是,冰川的“山脊”往往更为锋利,几乎只够一个人在上面行走通过。
在这些起伏之间,点缀着大小不一、形状十分不规则的小水洼。这些小水洼呈现出浅蓝色,底部往往有黑色物质。在水洼旁边,也常常能看到直径三四十厘米的圆柱形水坑,这些水坑往往有半米深,但也有比较浅的。也可能看到冰面刚刚开始呈放射状破裂,这是水坑形成的前兆。水坑底部也都沉积着黑色物质。与水洼的黑色物质相同,这些像泥土一样的物质是一种混合物,它包含了来自两侧岩壁的尘土、大气中带来的人类燃烧物,以及从太空中坠入地球的陨星物质。
对于患有密集物体恐惧症的人来说,从直升机上俯瞰冰面,也许会是一种带来不快的事情。因为从高处看去,冰面上的水洼实在太密集,简直快要赶上鳞片了。
水洼与水洼之间可能会有溪流连接,走在溪流边上,只能听到三种声音:风声、流水声和脚步踩压冰面的嘎吱声。但冰面实际上是十分结实的,走过时脚并不会陷下去,只会留下浅浅的鞋印。在彼得曼前缘,冰的厚度达到了10米以上,科学家们在工作中经常会把直升机停上去。
其实这里也存在着危险。溪流有时会从“冰桥”下流过,“冰桥”看上去很厚,但实际上是由积雪构成的,人不慎踩上去以后会把大半个身子陷进去。好在分辨冰和积雪并不太难,虽然都显白色,但积雪看起来颜色更深,有点发黄。另外,北极熊对行走在冰面上的人也构成威胁,船上的澳大利亚探险家艾瑞克·菲利普斯(EricPhilips)就在冰面上发现了被北极熊分尸的海豹。
在某些地方,溪流在更深的缝隙中运动,这些缝隙就是冰川的裂缝。站在冰川上看过去,很难说出裂缝有多少公里,因为你会看到它一直延伸到视野的尽头。流水让裂缝更容易扩大,因为在冰川上,融水就像是刀子和钻头。
彼得曼冰川由陆地流向大海,冰川底部与海水最初接触的位置被称为“接地线”(groundingline)。从接地线到前缘,彼得曼冰川延伸70千米,厚度也从最初的600米逐渐减少到十几米。换句话说,这70千米长的冰面是浮在海水上的,形成所谓冰架。
流动
在冰川旁边的船上或是站在冰川上,一个人并不会感到冰川在流动。相反,它好像是完全凝固的。但是,通过杰森的相机,冰川的流动能够被十分直观地看到。
从到达彼得曼冰川的第一天开始,杰森就频繁往返于船和冰川之间,他这是在安装他的冰川照相机。之前他已经从别的冰川那里收回了两年前放置的相同类型的相机,其中几部继续使用,此外他也又带了四部新的来。
“在彼得曼,可选择的安放相机的地点并不多。”杰森说,“但我们找到了一些不错的地点,我们把相机放到尽量高的地方。使用广角镜头,比如24mm或28mm的,所以视野开阔。”杰森为相机安装了一个附加的控制器,自动控制这些尼康和宾得相机每分钟拍摄一张照片。他一共在彼得曼冰川安放了7部相机,其中两部位于冰面上,一部看着冰面,一部看着陆地。其他五部均在冰川两侧的峭壁顶端。他选择相机的位置和视角,以便看到尽量大的范围。尽管专注于冰面上的某些区域也许是有价值的,但杰森此次想要观察的是大范围的裂缝。“这些相机非常有用,因为就像是一直在看,就像是盯着,每分钟睁开一次眼睛。”相机把拍摄的照片存在存储卡中,杰森则过一段时间就要乘直升机去把照片拷回来。杰森对相机获取的数据非常满意:“我们说一张照片顶一千个单词,而我们有几千张照片,所以,相当于很多本书了。”杰森在取得照片后,把照片合成为动画,这样就能看到冰面的连续变化了。杰森现在已经有了10天长的动画。画面中,太阳像复印机中的灯管一样一遍遍从冰面上空扫过,能清楚看到冰相对于地面移动,也能看到裂缝在变宽,有些碎片裂出来。杰森说,冰面的流动速度是平均每天5米。
“我想我看到的现象是流动速度在加快,不过仅仅是在9天的时间里。”杰森说。更长时间的数据还有待分析。
在杰森亲自到彼得曼冰川来做研究之前,他对彼得曼的研究是通过美国宇航局(NASA)的卫星照片完成的。他和他的研究生一起监测格陵兰岛32个主要冰川的变化。在2006到2007年,他们测量到格陵兰的冰架面积减少了62.9平方千米；到了2007－2008年,数字达到183.8平方千米,几乎是前一年的三倍。“我们现在知道,气候无需再升温,格陵兰也会失去更多的冰。”他在去年底曾表示,“它可能已经越过了保持我们记忆中的冰量的那个点。”他现在告诉南方周末记者:也许更重要的是,这个速度有多快。也许只失去一点点,那谁关心呢?我们现在并没有很好理解的是,有多快。
难题
实际上,尽管彼得曼冰川位于超过北纬81度的高纬度地区,但它是一个已经被很好地研究了的冰川。这些研究中最主要的工作是由美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的艾瑞克·瑞格诺(EricRignot)完成的。
他用卫星遥感的数据研究彼得曼冰川,同时也做野外考察。瑞格诺和他的同事在2001年发表论文称,格陵兰岛上包括彼得曼在内的三个大冰川每年的质量收支为负数,每年大约丢失掉4立方千米的冰。他在2008年的另一篇论文中又说,冰架底部的融化是彼得曼冰川最主要的融化方式,这种融化的速度是表面融化的20倍,是释放冰山的18倍。
冰川不只是表面结构复杂,其内部和底部也极其复杂。瑞格诺注意到,冰川内部也存在水道,这些水道对冰川的融解起到了很重要的作用。就彼得曼来说,某些冰面之下数十米的地方存在水道,而这些地方的冰的总厚度有100米。
“如果这种状况对冰架来说是普遍的,比方说对南极洲西部的松岛湾(PineIslandBay)也是这样的话,那就意味着由温暖的海水所引起的冰架融化将比基于冰架厚度减小所做的预测更快地令冰架破裂。”他和美国科罗拉多大学的康瑞德·史戴芬(KonradSteffen)在2008年的论文里这样写道。后者是杰森的博士生导师。
这一次,阿兰和合作者在冰川表面的水道里划皮艇,也是意图了解冰川的内部结构。他的研究方式是,用雷达向冰川内部发射高频脉冲信号,信号在冰面、冰内分层的地方,以及冰底与海水接触的地方都会发生反射,他将反射信号记录下来之后用计算机对信号进行分离,最后制作出冰川内部的分层结构图。
起初,他想以滑冰的方式在冰面上行进,以进行这项测量。他把自己的想法告诉了探险家艾瑞克,后者曾用相同的方法在南极洲和北极海冰上行进。结果两人讨论出了一个更加疯狂的想法:用皮艇漂流的方式测量。
彼得曼冰川上有一条长达40公里的水道,漂流就选择在这里进行。7月11日,也就是漂流的前一天,直升机就把皮艇吊了过去,人们在冰川上一直为第二天的工作准备到晚上10点才返回。第二天早上7点,他们又继续过去做准备。
漂流在上午和下午分两次进行,探险家艾瑞克坐在最前面的皮艇里,第二个皮艇里坐着阿兰和英国圣安德鲁斯大学的地球物理学家理查德·贝茨(RichardBates),第三个皮艇里放着雷达和GPS,第四个皮艇里坐着杰森和“极地曙光号”上的水上运动好手泰科萨斯。
一开始的时候,水流缓慢,到后来就越来越快。冰上的助手们一开始是跟着皮艇跑,后来干脆换乘直升机。他们要预先到达终点,在那里拴一条绳子,以便皮艇到达时抛给他们。那一天,阿兰等人一共划了五个小时的皮艇,行进27公里。实际上,他们不希望皮艇走太快,不然的话雷达信号会有衰减。
阿兰试图理解的是冰川从表面到底部的结构,而对于冰川学家来说,研究中更大的难题其实来自于更低的位置———海床岩石的形状。
对于预测冰川的流动来说,这是一个非常大的未知数。“海床岩石不是很平,有山,有谷,如果渠道向左转向右转,那会很强地影响冰川的流动。”杰森说。虽然有卫星雷达,但由于它们位置非常高,对于测量冰川底下的海床来说精度不够。所以,科学家需要用飞机做雷达探测,现在大约只有四分之一的冰川被用飞机测量过。
彼得曼的测量完成得不错,但在其他的许多冰川,雷达没有完全成功地穿透它们。因为还没有雷达能够穿透表面很粗糙、底部很湿的冰。这是两个技术上的挑战:需要有胜任的雷达,而且要飞很多冰川,每个冰川不是做一条线的测量,而是做很多条。
“因为得到海床岩石的图像是高度重要的,在未来10年到15年里,也许会有成像雷达让我们得到深入南极洲和格陵兰1000米、500米和100米的图像。”杰森说。
另一方面,冰川学中还存在着一个根本性的未知:冰川对不同的力量的敏感程度如何。冰川学家目前没有可靠的模型来模拟冰川的流动。已有的模型也只是二维的,缺乏可靠的三维模型。这就直接影响到科学家如何预测、如何模拟冰川的举动。
就彼得曼冰川而言,它的一个特殊之处在于,在接地线上游,还有50千米长的陆地是位于海平面以下的。格陵兰岛上许多其他的冰川也有相似的状况。这种状况意味着,一旦冰川变薄,接地线向上游移动,那就会有海水迅速灌进去,使更多的冰浮在水面上。科学家称之为“海洋不稳定”(marineinstability)。这种不稳定性会如何影响冰川,目前也没有被很好地解答。这种未知数正引发科学家的担心。
“我们知道的是,当冰接触到海水的时候,冰流得更快了,我们知道这一定是某种水润滑效应。因为水就像油,帮助减少摩擦力。”杰森说。
变暖
杰森主要从气候的角度研究冰川,阿兰的兴趣是考察冰川本身的物理性质,而船上的第三名科学家理查德则主要是进行海洋学的研究。他们的经费主要来自于美国宇航局、美国国家科学基金会和英国国家科学基金会,而绿色和平组织在科考中为他们提供了关键性的帮助。
理查德此行的首要任务是测量洋流的温度。“我们需要更好地理解它。”理查德说,“它可以改变气候状况,可以改变海洋的整个生态系统,因而非常重要。”理查德带来了CTD,它是一个近一米长的圆柱形仪器,用于测量海水的温度。
他寻找具有不同特征的地点进行测量。在他们皮艇漂流的终点处,是一个直径大约20米的漩涡,在他看来,这个地方是特别的。漩涡呈现蓝黑色,说明它非常深。7月9日,他和艾瑞克一起来到这个漩涡旁,他们支起架子,然后拉着CTD上的长绳慢慢把它放进去。实际上,漩涡的底下是一个冰洞,这个冰洞穿透了60米厚的浮冰。CTD被一直往下放,穿过了冰层,一直到达190米深的地方进行测量。除了这个地方之外,理查德共在彼得曼冰川附近的45处地点进行了测量。
在对洋流的研究中,科学家有一种担心是,保持欧洲温暖的大西洋洋流会在短时间内中断,从而引起气候的迅速变化。但最近一项发表在美国《科学》杂志上的研究则认为,这种状况的来临比人们担心的要慢。
这里所说的大西洋洋流的中断是其对汇入海洋的冰川融水的一种响应。美国俄勒冈州立大学的彼得·克拉克(PeterClark)等人的计算机模拟显示,冰川融化呈现出一种渐进的趋势,所以洋流并不会像有人担心的那样在几十年内中断。他们的研究结果显示,洋流目前正在减慢,到本世纪末可能会减少30％,这种变化速度“会给生态系统更多的时间适应新的生存条件”。
瑞格诺在2008年美国地球物理联合会(AGU)秋季会议的报告中说,格陵兰和南极洲正在以更快的速度为海平面上升做贡献。到2100年,海平面很可能上升1米而无主要的冰盖消失,在2100年之后,海平面可能会上升数米。2100年之后的情况“属于科幻”,瑞格诺说。“没有必要往山上跑。”他总结道,“走去就行。”这引发了全场的笑声。
其实,阿兰在彼得曼所做的皮艇漂流只是他此次研究中重要性位居第二的任务。他的首要任务是,在彼得曼冰川上安装数台GPS,这些GPS有的通过卫星有的通过中继站发回数据,以便科学家们监测到A到E五片大冰块的动向。
他们的想法是,一旦“冰岛”断裂出来,人们便可以在互联网上直接通过GoogleEarth来随时追踪“冰岛”。“这种方式可能会引起更多人对气候变化的思考。”杰森说。
到7月19日为止,GPS还在静静地等候着,冰面仍然没有断开。也许,此行中阿兰最大的亮点就是那次冰川皮艇漂流了。
7月12日的傍晚,在完成了27公里的漂流,皮艇终于达终点时,阿兰却突然对大家说:“啊,我忘记打开仪器了!”这句话说出去后,他看到了一张张拉长而阴郁的脸。
当然,阿兰是跟大伙开了一个玩笑。所有的数据都已经在那儿了。
