亚热带高压向极移动驱动巴塔哥尼亚冰川质量损失：全球海平面上升的关键因素

巴塔哥尼亚冰川在过去二十年快速消融，其质量损失的驱动机制不明。研究人员利用两个区域气候模型，重建 1940 - 2023 年冰川表面质量平衡（SMB）。发现冰川质量损失与 SMB 长期下降有关，由亚热带高压向极移动导致。该研究为理解冰川变化提供依据。

　　在地球的南端，巴塔哥尼亚地区的冰川宛如巨大的白色宝藏，静静守护着这片土地。然而，近几十年来，这些冰川却在迅速消瘦。过去二十年，巴塔哥尼亚冰川一直快速失去质量，这一现象引发了科学界的广泛关注。但令人遗憾的是，其背后的驱动过程却如同迷雾，一直未被清晰地揭示出来。冰川质量的变化不仅关乎巴塔哥尼亚地区的生态环境，更与全球海平面上升紧密相连。若不能准确了解其变化的原因，我们就难以预测未来海平面的走势，也无法制定出有效的应对策略。因此，深入研究巴塔哥尼亚冰川质量损失的驱动机制迫在眉睫。
为了揭开这层神秘的面纱，来自比利时列日大学（University of Liège）、比利时鲁汶大学（KU Leuven）和荷兰代尔夫特理工大学（Delft University of Technology）的研究人员 Brice No?l、Stef Lhermitte、Bert Wouters 和 Xavier Fettweis 展开了一项重要研究。他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为我们理解巴塔哥尼亚冰川的变化提供了关键线索。
研究人员采用了两项关键技术方法。其一，运用两个先进的区域气候模型，即 MAR 版本 3.14（1940 - 2023）和 RACMO 版本 2.3p2（1979 - 2023），以 5km 和 5.5km 的空间分辨率重建巴塔哥尼亚冰川的当代表面质量平衡（SMB，即降水积累、地表径流和升华之间的差值） ，并通过统计降尺度技术将分辨率进一步细化到 500m。其二，利用 74 个实地 stakes 测量数据（1980 - 2019）、GRACE/GRACE - FO 卫星质量变化数据等多种观测数据，对模型结果进行评估和验证。
下面来详细看看研究结果。
巴塔哥尼亚冰川的质量变化：研究人员结合模型重建的 SMB 和已发表的固体冰排放估计数据，计算出巴塔哥尼亚冰川的长期质量变化。自 1940 年以来，巴塔哥尼亚冰川持续经历质量损失（MB<0） ，尽管在 1945 - 1955 年期间有过短暂的质量增加。模型模拟的质量损失与大地测量、GRACE/GRACE - FO 卫星测量以及 GlaMBIE 评估结果高度吻合。研究估计，自 1940 年起，巴塔哥尼亚冰川已损失 1350 ± 499Gt 的冰，导致全球海平面上升 3.7 ± 1.2mm。
长期表面质量平衡趋势：通过分析 MAR 和调整后的 RACMO 模型的 SMB 及其组成部分，研究发现这两个模型与实地观测数据吻合良好。长期来看，巴塔哥尼亚冰川的 SMB 在 1940 - 2023 年平均接近平衡，但经历了显著的下降（-0.35 ± 0.23Gt yr^-2，p<0.01） 。这种下降主要是由于总降水量增加不显著（0.12 ± 0.13Gt yr^-2，p>0.05） ，而地表径流显著增强（0.47 ± 0.16Gt yr^-2，p<0.01） 。进一步分析发现，降水量增加不显著是因为降雪量稳定，而降雨量显著增加；径流增加则与冰川近地表气温显著上升（0.10 ± 0.03^oC dec^-1，p<0.01）有关，这导致了融水产量的增加。
长期径流增加的驱动因素：研究表明，巴塔哥尼亚冰川的 SMB 与地表径流密切相关（r = 0.80） ，而与总降水量的相关性较弱（r = 0.61） 。长期大气变暖是径流增加的主要原因，它导致冰川消融区扩大、降雨在总降水中的比例增加以及积雪层的再冻结能力下降，进而增加了地表径流。
亚热带高压向极移动驱动冰川质量损失：研究人员发现，大气变暖在整个气柱中具有很强的相关性，从近地表（T2m）到 850hPa 水平（T850） （r = 0.95） ，这表明除了全球变暖的影响外，还存在大规模的环流变化。分析显示，南太平洋亚热带高压（圣赫勒拿高压，SHH）经历了长期的增强和向极移动，这导致巴塔哥尼亚冰川附近的大气压力增加，驱动了西北向的温暖亚热带空气平流，引发了显著的大气变暖（0.14 ± 0.03^oC dec^-1，p<0.01） ，进而导致地表径流增加，最终驱动了冰川质量损失。
在讨论部分，研究人员指出，与之前一些研究认为降水是冰川 SMB 变化的主要驱动因素不同，他们的研究确定大气变暖和随后的径流增加才是 SMB 波动和趋势的主要控制因素，降水仅起次要作用。这一差异主要归因于他们使用的高分辨率数据集更准确，能更好地反映实际情况。此外，研究还预测，未来巴塔哥尼亚冰原的质量损失将持续，在不同排放情景下，到 2050 年将导致全球海平面上升 3.1mm（RCP2.6）至 3.8mm（RCP8.5） ，巴塔哥尼亚冰川的剩余冰量将进一步减少 22% - 27% 。如果按照目前的质量损失速度，巴塔哥尼亚冰川可能在未来 220 年内完全融化。不过，该研究也存在一定的局限性，如未考虑冰川退缩和变薄以及崩解过程的演变等因素，这为后续研究指明了方向。
这项研究的重要意义在于，它首次明确了亚热带高压向极移动是巴塔哥尼亚冰川质量损失的关键驱动因素，为我们理解冰川对气候变化的响应提供了新的视角。研究结果有助于准确预测巴塔哥尼亚冰川的未来变化，以及其对全球海平面上升的贡献，为制定应对海平面上升的策略提供了重要的科学依据，对全球气候变化研究和相关政策制定具有重要的参考价值。