专家计算格陵兰岛和南极洲未来的冰川损失和海平面贡献

在预测格陵兰和南极冰盖的未来时,冰盖模型是必不可少的工具。但是,这些模型仍然存在许多缺点。在一次国际模型比较中,有14个研究小组给他们的冰盖模型提供了相同的大气和海洋数据,并计算了格陵兰岛和南极洲到2100年将进一步增加的海平面上升量。对于格陵兰岛而言,结果是一致的:如果温室气体排放水平仍然很高,该岛最终将失去大量冰块,从而将使全球海平面上升增加9厘米。但是,谈到南极时,模型的结果差异很大。有些人预测海平面会再增加30厘米;其他人则要求涨幅要小得多。冰冻圈。

如今,在许多科学和工业领域,计算机仿真已成为一种标准的研究工具。但是,与流体力学专家或机械工程师相比,冰盖建模者在开发其研究对象的逼真的计算机模型时特别费时,原因有两个。一方面,如果他们需要使用实际的冰盖来测量或确认重要参数,那么他们自然无法复制实验室中计算机模拟所代表的任何过程。另一方面,某些关键参数仍然缺失。例如,对于格陵兰和南极的陆地表面如何影响冰块的滑动和流动,或者南极的浮冰舌下的水有多温暖,我们几乎一无所知。如果冰盖模型制作者需要检查其模型的质量,

六年前,来自36个研究机构的专家开始对格陵兰和南极冰盖的模拟进行广泛的比较,并计算(针对两种不同的气候情景)从2015年开始冰盖上的融化将影响全球海平面上升的程度到2100年。向冰盖模型提供了大气和海洋数据,这些数据是由“耦合模型比较项目”第5阶段(CMIP5)选定的气候模型产生的,即用于编制IPCC第五次评估报告的那些气候模型。

格陵兰模型低估了气候变化的影响

当谈到格陵兰冰原的未来时,所有模型都同意:它将继续失去质量,为全球海平面上升做出贡献。如果到2100年全球温度升高4.3摄氏度(RCP8.5情景),那么这些冰盖模型将预测海平面将进一步升高约200摄氏度。9厘米。如果变暖程度不那么严重(RCP2.6情景),则额外的上升幅度约为。3.2厘米。

“比较的14种冰盖模型符合我们的最新观察结果,这表明格陵兰冰盖正在越来越少地流失冰块,尤其是在边缘地区,”阿尔弗雷德·韦格纳研究所的冰川学家和冰盖模型师MartinRückamp博士说,参与这项研究的不来梅哈芬亥姆霍兹极地和海洋研究中心(AWI)。“但从更广泛的角度来看,模型所预测的从2015年到现在的质量损失远远低于实际观察到的损失。简单地说:格陵兰的冰盖模型低估了冰盖当前的变化由于气候变化。”

在一个更温暖的世界中,南极洲东部的冰团将增长

关于南极,模型的结果差异更大。如果温室气体排放量持续保持较高水平(RCP8.5),他们预测南极将对全球海平面上升造成-7.8至30.0厘米的贡献。减号表示的意思是:即使南极冰的面积和体积在缩小,一些模型也预测南极对海平面上升的贡献将显着下降。AWI冰盖模型师Thomas Kleiner解释说:“这些模拟表明,在一个更温暖的世界中,南极东部将有大量降雪,以至于在那里形成的新冰块将超过因南极变暖的海水而流失的冰块。” ,他们也参加了这项研究。

对于南极洲西部,这些模型预测,到2100年,冰的流失将导致海平面进一步上升,最高可达18.0厘米。但是,如果我们成功实现了《巴黎协定》的目标并将全球变暖限制在2摄氏度以下( (RCP2.6),南极的冰面损失将大大减少,从而使海平面额外上升-1.4至15.5厘米。

这些结果应如何解释?“在过去的40年中,我们已经观察到南极明显的下降趋势。冰盖正在失去越来越多的冰,尤其是在南极西部,我们的模型也预测了冰的大量损失。也就是说,加速该模型模拟的冰川比我们实际观察到的要少得多,”该研究的合著者,AWI冰模型小组负责人Angelika Humbert教授说。此外,专家们看到的迹象表明,这些模型高估了南极东部未来冰的生长。她强调说:“如果我们的怀疑被证明是正确的,那也将意味着这些模型低估了整个南极洲将对未来海平面上升做出的贡献。”

信心更大,但不确定性仍然存在

与以往的研究相比,ISMIP6项目取得了重大进展。“由模型产生的结果范围现在较小。因此,我们可以对它们的预测更有信心,” Thomas Kleiner说。但是,与此同时,比较发现了某些概念上的弱点。一个例子:对于南极模拟,没有使用每种冰舌的复杂方法来表示海洋对冰架和冰川的影响。取而代之的是,这些模型依赖于大量简化的公式,从而带来了很大的不确定性。Angelika Humbert说:“结果,这些模型无法反映出冰架下面的不同融化速度,也无法模拟实际观察到的冰川加速度,这在我个人看来是非常麻烦的。”

在南极模拟中发现的另一个缺点是:降水如何表示。为了进行精确的预测,应该使用高分辨率的区域气候模型来计算此方面。但是出于可行性考虑,使用了来自全球模型的相对低分辨率的大气数据。在下一轮比较中,所有这些弱点都将被消除。据安吉丽卡·洪伯特(Angelika Humbert)说:“然后,我们的目标将是尽可能真实地模拟冰盖的发展。为此,需要选择模拟时间表,以便将模型的结果与实际观测结果进行比较。数据。” 在这种情况下,冰模型制作者便可以采用与流体力学专家相同的方法,并使用实际的监测数据来验证他们的计算机模拟。

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