海平面将会上升——但会是何时？

2014年5月，美国国家航空航天局（NASA）在新闻发布会上宣布，西南极冰盖的部分区域似乎已达不可逆退缩点。在这片厚达2公里的冰盖边缘，向海流动的冰川融化速度超过了降雪补充的速度，导致其边缘向内陆退缩。由此，问题不再是西南极冰盖是否会消失，而是何时消失。当这些冰川消融后，海平面将上升超过1米，淹没目前有2.3亿人居住的土地。而这仅仅是整个冰盖崩塌前的序幕，冰盖完全崩塌可能导致海平面上升5米，重塑世界海岸线。

当时，科学家们认为这些冰川的消融将持续数世纪。但2016年《自然》杂志的一项重磅研究指出，崩塌的冰崖可能引发失控退缩过程，大幅加快这一进程。政府间气候变化专门委员会（IPCC）注意到这一点，确立了一个令人警醒的新最坏情景：到2100年，南极、格陵兰和山地冰川的融水，加上海水的热膨胀，可能导致全球海平面上升超过2米。而这仅仅是开始。如果温室气体排放继续不受控制，到2300年海平面将惊人地上升15米。

然而，并非所有科学家都认同这种失控情景。因此，关于西南极巨大冰川消失还有多长时间的问题，出现了争议。如果退缩过程持续数世纪，人类或许有时间适应。但如果未来几十年通过有争议的失控过程开始快速不稳定，后果可能超出我们的应对能力。科学家警告，纽约、新奥尔良、迈阿密和休斯顿等主要人口中心可能尚未做好准备。

“我们肯定没有排除这种可能性，”马尼托巴大学的冰川学家凯伦·艾利说，她的研究支持失控过程的可能性。“但我还不准备说它很快就会发生。我也不会说它不可能发生。”

数千年来，人类在海岸边繁衍生息，却未意识到我们生活在一个地质偶然事件中——一段不寻常的低海平面时期。海洋终将回归，但会有多快？关于冰盖如何退缩，以及因此我们的港口、家园和数十亿沿海居民的未来，科学是怎么说的？

被海洋“奠基”
1978年，俄亥俄州立大学的怪才冰川学家约翰·默瑟（据称曾裸体进行野外工作）是最早预测全球变暖威胁西南极冰盖的人之一。他的理论基于冰盖与海洋之间独特的不稳定关系。

西南极比阿拉斯加和得克萨斯州的面积总和还大，被横贯南极山脉与大陆的东部隔开，山脉的山峰被冰埋至“下巴”。与东南极（和格陵兰）不同，那里的大部分冰位于高于海平面的陆地上，而西南极的冰盖沉降在海平面以下的碗状洼地中，海水拍打着其边缘。这使得西南极冰盖最容易崩塌。

冰盖像一个巨大的冰穹，在自身重量作用下通过触手状的冰川向外流动。但冰川不会在海岸线处停止；相反，数百米厚的巨大浮冰板块延伸至海上。这些“冰架”像巨大的木筏一样漂浮，通过拖曳力以及与水下隆起和山脊的接触而固定。它们支撑着冰川，抵抗着向海洋的不可阻挡的引力。

冰盖脆弱性的关键前线是“接地线”，即冰从 resting 在海底过渡到作为冰架漂浮的界线。当相对温暖的海水渗入保护性冰架下方时，会从下方使其变薄，导致接地线向内陆移动。浮冰架碎裂并断裂。上游的冰川现在失去了支撑，更快地向海洋流动。同时，海水像前进的军队一样侵入更厚的冰体，这些冰体位于向大陆碗状中心向内倾斜的基岩上。

“这里有一个非常严肃的信息，”诺森比亚大学的冰川学家希尔玛·古德蒙松说：当接地线向内陆移动到更厚的冰体时，这一过程称为海洋冰盖不稳定性，“全球海平面将会急剧上升，而且会发生得非常快。”

2002年，科学家们亲眼目睹了这一过程可能如何展开。南极半岛附近的拉森B冰架（一个大致相当于罗得岛州大小的浮冰体）在一个多月内破裂，令科学家们震惊。表面融水汇集，迫使裂缝张开——这一过程称为水力压裂——导致冰架碎裂，而冰架是其后方冰川的唯一屏障。冰川开始以高达八倍的速度向海流动。其中的克兰冰川在2003年期间，其悬崖边缘在一系列崩塌中消失，导致其迅速缩小。如果西南极海岸更大的冰川，如思韦茨冰川和派恩岛冰川，发生类似情况会怎样？

在随后的几年里，对古代海岸线的研究揭示了地球系统惊人的敏感性：似乎仅比今天稍暖的时期，海平面就比现在高6至9米。

作为回应，冰川学家罗伯特·德孔托和大卫·波拉德提出了一个大胆的冰盖崩塌新理论。他们基于拉森B冰架的破裂和格陵兰的崩解冰川创建了计算机模拟，并根据地质历史进行了校准——预测的未来融化与从古代海平面得出的预期相符。

他们2016年的研究勾勒出了一个几乎难以想象的快速冰损失和海平面上升情景。在称为海洋冰崖不稳定性（MICI）的过程中，冰川边缘高于90米的悬崖变得不稳定并崩塌，暴露出更厚的冰体，引发加速退缩的连锁反应。该模型表明，仅南极的冰——在格陵兰、山地冰川或热膨胀的影响之前——到2100年就可能导致海平面上升超过1米。

在2021年的更新中，德孔托及其同事将更多因素纳入模拟，大幅下调了估计值，预测在高排放情景下，到本世纪末海平面上升不到40厘米。然而，尽管数字有所变化，德孔托仍然坚信MICI概念。“它基于非常基本的物理和冰川学原理，这些原理几乎无可否认，”他说。

减缓退缩的机制
2016年的研究之后，科学界开始测试高耸的冰崖是否真的会发生失控崩塌。许多人很快发现了怀疑的理由。

很少有人质疑基本物理学：如果像拉森B这样的冰架迅速崩塌，并暴露出其后方冰川上足够高的悬崖，这些悬崖确实会在自身重量下弯曲。“摩天大楼之所以只有那么高是有原因的，”密歇根大学的冰川学家、断裂力学专家杰里米·巴西斯说。然而，批评者认为，失控的冰崖崩塌在自然界中尚未被观察到，这可能有充分的理由。

“是的，如果暴露出高悬崖，冰就会断裂，但有两个稳定因素，”达特茅斯学院的冰川学家马蒂厄·莫里格姆说，他领导了2024年的一项研究，发现了这些因素。首先，当新暴露的冰川悬崖倒塌时，后方的冰会拉伸并变薄。“你的冰崖会变得不那么高，”莫里格姆说。其次，流动的冰川会将更多的冰推向前进，以取代断裂的部分，减缓悬崖向内陆的退缩，降低悬崖倒塌连锁反应的可能性。

另一项挑战MICI情景的研究指出，断裂的冰也倾向于形成“冰 mélange”——密集、杂乱的冰山和海冰浆。这种冰冻的浆体可以充当挡土墙，至少暂时稳定悬崖防止崩塌。

冰下的基岩也可能是一个关键因素。“固体地球对我们理解海平面变化的影响比我们预期的要大得多，”伦敦帝国理工学院的地球动力学家弗雷德里克·理查兹说。科学家们早就认识到，当冰川融化时，土地会像卸下重量的床垫一样反弹。但这种反弹大多被认为在几个世纪内过于缓慢而无关紧要。现在，高精度GPS和其他地球物理数据显示，反弹在几十年甚至几年内就会发生。

这是好是坏取决于冰退缩的速度。如果退缩速度适中，基岩会抬升冰体，减少可侵蚀冰体的水量。但如果退缩通过类似失控的悬崖崩塌快速发生，地球就无法跟上。2024年的一项研究表明，基岩仍然会上升，但在这种情况下，它会将融水推入海洋。“实际上，海平面上升会更多，”理查兹说。“你实际上是把西南极下方碗状洼地中的所有水都推出来，进入全球海洋系统。”

地球的“不安”也影响古代海平面上升模型。在2023年的一项研究中，理查兹及其同事发现，澳大利亚300万年前的上新世海岸线经历了地球地幔的缓慢升降，考虑到这种垂直运动后，古代海平面的估计值降低了。理查兹认为，这很重要，因为修订后的记录与更保守的冰退缩模型更匹配。“等等，伙计们，”他说。“我们必须小心一点。[古代]海平面估计可能被高估了，因此我们可能高估了冰盖的敏感性。”

德孔托则以拉森B崩塌和格陵兰雅各布港冰川的碎裂作为反证。他说，一旦拉森B不再阻挡克兰冰川，冰开始断裂的速度超过了冰川的补充速度。这是“断裂速度可能超过流动速度的有力证据”。

从过去到未来
“当我开始职业生涯时，问题是南极是在增长还是在缩小，”科罗拉多大学博尔德分校的冰川学家泰德·斯卡博斯说。IPCC长期认为，冰盖在21世纪将保持相对稳定，理由是气温上升会带来更多降雪，抵消融化。

这种假设在21世纪初随着拉森B的崩塌而破灭，科学家们很快达成共识：冰损失已在进行中。卫星观测显示，阿蒙森海沿岸的冰川，包括派恩岛冰川和思韦茨冰川，流动速度比前几十年更快。冰盖失去了平衡。到NASA召开2014年新闻发布会时，很明显西南极的许多巨大冰川自20世纪90年代以来一直在稳步退缩。

“这是我们第一次有足够的观测数据表明，嘿，看，这些接地线年复一年地在退缩，”莫里格姆说，他是新闻发布会上展示的一项研究的合著者。这种稳定的损失表明冰川将不可避免地消失。“理论上，如果我们停止融化，我们可以阻止它，”他指出。“但我们完全没有可能做到这一点。”

虽然讨论主要集中在海洋如何侵蚀冰架，但一些科学家越来越关注冰盖顶部的情况，因为变暖的空气正在融化冰盖表面。惠灵顿维多利亚大学的冰川学家尼古拉斯·戈利奇认为，今天的西南极正过渡到格陵兰的状态：格陵兰大部分易受海洋影响的冰已经消失，表面融化占主导。戈利奇认为，这一过程在南极可能很快会比大多数模型假设的发挥更大作用。

例如，汇集的融水促成了拉森B的崩塌。当水渗入裂缝时，会润滑下方的基岩和沉积物，使一切变得更滑。哥伦比亚大学的冰川学家乔尼·金斯莱克说，这些过程在数值模拟中被过度简化或忽略了。“如果你忽略水文变化，你就低估了退缩，”他说。

事实上，2020年的一项研究发现，渗入南极冰架的融水可能会渗入裂缝并将其撑开，这是德孔托及其同事设想的海洋冰崖不稳定性的前兆。

根据未来的排放量，IPCC现在预测到2100年海平面平均上升0.5米至1米，这一总量包括所有融化源和变暖海水的膨胀。如果MICI过程正确，南极的贡献可能会使整体上升加倍。“其中一些过程存在很大的不确定性，”罗格斯大学的气候科学家和科学政策专家罗伯特·科普说。“我们唯一确定的是，我们排放到大气中的二氧化碳越多，风险就越大。”

在巴西斯看来，“无论是海洋冰崖不稳定性还是海洋冰盖不稳定性，都有点分散注意力。到2100年，我们将谈论一个与我成长时截然不同的海岸线。”