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研究揭示人类活动对海洋深远影响 

海洋科普网 2021-07-13 202
1平方米的面积上有190万个塑料颗粒,这是有记录以来海底塑料颗粒的最高数量。

格陵兰冰盖每年平均损失2000亿吨冰,而南极冰盖每年损失1180亿吨冰。1亿吨冰足以装满40万个奥林匹克标准大小的游泳池。

最近,《科学》杂志上发表的两项研究集中在覆盖地球表面3/4的“蓝色区域”。研究人员发现,这个深邃而丰富的“王国”正受到人类活动的强烈影响。英国曼彻斯特大学的伊恩·凯恩是其中一项研究的主要作者,他说:“我们对深海海底发现的高浓度微塑料感到震惊。”

"新的分析以前所未有的细节揭示了冰盖为什么以及如何对气候变化做出反应。"美国宇航局喷气推进实验室的冰川学家亚历克斯·加德纳是另一篇论文的合著者,他说。

遥远的海底

每年有1000多万吨塑料垃圾进入海洋。事实上,世界上只有不到1%的海洋塑料漂浮在海面上。99%丢失的塑料被认为隐藏在深海中,但是直到现在还不清楚它们在哪里。

“由于深海海底的偏远和难以接近,微型塑料的运输过程仍然未知。此外,我们的研究是在900米的水深中进行的,这意味着需要使用专业且昂贵的设备。”凯恩在接受《中国科学》采访时说。

曼彻斯特大学、国家海洋中心和不来梅大学的研究人员从第勒尼安海(地中海的一部分)的海底采集了沉积物样本,并将它们与经过校准的深海海流模型和详细的海底绘图相结合。

研究人员从沉积物中分离出微塑料,在显微镜下计数,然后通过红外光谱进一步确定塑料的类型。结果表明,洋流可以将微塑料聚集在巨大的沉积物堆积区,也称为微塑料热点。这些热点似乎是深海垃圾带。

海底微塑料主要由纺织品和服装纤维组成。这些污染物在生活污水处理厂没有被有效过滤,很容易进入河流和海洋。在海洋中,它们要么慢慢下沉,要么被偶尔浑浊的洋流迅速输送到海底深处。一旦微塑料进入深海,它们很容易被不断流动的洋流收集和携带。

然而,这些深海洋流也携带含氧水和营养物,这意味着海洋微塑料的热点也可以容纳重要的生态系统,这些生态系统可以消耗或吸收这些微塑料。

凯恩说,这项研究首次提供了这些洋流的运动和海底微塑料浓度之间的直接联系。这些发现将有助于预测其他深海微塑料热点的位置,并指导微塑料对海洋生物影响的研究。

英国国家海洋中心的迈克·克莱尔说:“对海底洋流的详细研究可以帮助我们了解深海中的微塑料运输路线,并找到丢失的微塑料。这些结果强调了政策干预的必要性,以限制塑料在未来流入自然环境,并将对海洋生态系统的影响降至最低。”

俯瞰融化

海洋变暖,冰川融化,海平面上升...世界气象组织最近发布了2019年全球气候声明。该报告显示,2019年全球平均气温比工业化前高1.1摄氏度,仅次于2016年创下的最高纪录。2015-2019年是有记录以来最热的五年,而2010-2019年是有记录以来最热的十年。

加德纳和华盛顿大学的冰川学家本杰明·史密斯以及其他人已经使用美国国家航空航天局的ICESat-2精确测量了过去16年格陵兰和南极冰盖的变化。ICESat-2于2018年秋季发射进入轨道,并开始进行详细的全球高度测量。通过将新数据与2003年至2009年另一颗ICESat卫星的原始数据进行比较,研究人员全面描述了冰盖变化的复杂性,并对格陵兰和南极洲的未来进行了深入分析。

“如果你观察冰川或冰原一个月或一年,你将无法理解气候对它们的影响。”史密斯告诉《中国科学》,“现在,冰卫二号和冰卫二号之间有16年的间隔,我们更确信冰中看到的变化与长期气候变化有关。”

加利福尼亚大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的冰川学家海伦·阿曼达·弗里克说,这些潮汐冰架很难测量,有一些粗糙的表面、裂缝和山脊,但是ICESat-2的精确度和高分辨率使研究人员能够测量它们的整体变化,而不用担心这些特征会影响研究结果。

以前对冰流失或增加的研究经常分析来自多个卫星和空中任务的数据。这项新的研究使用了一种单一的测量方法——使用一种仪器,利用从冰表面反射的激光脉冲来测量高度,最终提供了迄今为止最详细、最准确的冰盖变化图像。结果表明,自2003年以来,南极冰的净损失和格陵兰冰盖的收缩导致全球海平面上升了14毫米。

更易碎的冰架

冰川质量变化是气候变化最敏感的指标之一。史密斯等人发现,冰盖融化和冰山破裂导致的海平面上升,约有2/3来自格陵兰岛,另外1/3来自南极洲。

在格陵兰岛,沿海冰川已经明显变薄。例如,Kangerdulgssuaq和Jakobshavn冰川的海拔每年下降4到6米。温暖的夏天融化了冰川和冰原表面的冰,温暖的海水也侵蚀了冰川和冰原表面的冰。ICESat-2测量表明,在南极洲,由于降雪增加,南极大陆部分地区的冰盖正在增厚。然而,南极大陆边缘,特别是南极西部和南极半岛的冰损失远远超过内陆地区冰的增加。

这些结果与以前的研究数据一致。此前的研究表明,从2009年到2017年,南极冰盖每年减少2780亿吨,冰川融化速度是20世纪80年代的6倍。自1961年以来,世界已经损失了9600亿吨冰雪。今天,地球每年损失3690亿吨冰雪,世界冰川萎缩速度是20世纪60年代的五倍。

冰架上融化的冰不会抬高海平面,因为它已经在漂浮了——就像装满水的杯子里的冰不会让水溢出杯子一样。但是冰架为冰川及其后面的冰盖提供了稳定性。弗里克说:“这就像一个支撑大教堂的建筑支撑物。冰架支撑着冰原。如果你把冰架拿走或做得更薄,支撑力也会减小,这样搁浅的冰会跑得更快。”

研究人员发现,南极洲西部的冰架正在失去质量,许多冰川是该大陆上移动最快的。其中,斯维兹和克罗斯森冰架最薄,平均每年损失约5米和3米的冰。

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.aba5899

https://doi.org/10.1126/science.aaz5845

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