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塑料积聚、融冰加速、海平面上升……研究揭示人类活动对海洋深远影响 

来源:中国科学报 作者:唐凤 人气: 发布时间:2020-05-06 05:57:43

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海底洋流会将塑料颗粒集中在海底的某些位置。图片来源:Ian Kane

1平方米的区域就有190万个塑料微粒,这是有记录以来海底塑料微粒含量的最高值。

格陵兰岛冰原每年平均损失2000亿吨冰,南极洲冰原损失1180亿吨冰。1亿吨冰足够填满40万个奥运会标准大小的游泳池。

近日,刊登于《科学》的两项研究聚焦了覆盖地球表面3/4的“蓝色领土”。研究人员发现,这个幽深而富饶的“王国”正遭受着人类活动的强烈影响。其中一项研究的主要作者、英国曼彻斯特大学的Ian Kane说:“我们对在深海海底发现的高浓度微塑料感到震惊。”

“新分析以前所未有的细节揭示了冰原为何以及如何对气候变化做出反应。”另一篇论文的合著者、美国宇航局(NASA)喷气推进实验室冰川学家Alex Gardner说。

遥远的海底

每年有超过1000万吨塑料垃圾进入海洋。其实,漂浮在海上的塑料垃圾还不到全球海洋塑料总量的1%。99%的失踪塑料被认为藏在深海,但直到现在人们还不清楚它们到底在哪里。

“由于深海海底遥远且难以到达,微塑料的运输过程至今仍不为人知。而且,我们的研究是在水深900米的地方进行的,这意味着需要使用专业而昂贵的设备。”Kane在接受《中国科学报》采访时表示。

英国曼彻斯特大学、英国国家海洋学中心、德国不来梅大学等机构研究人员,收集了来自第勒尼安海(地中海的一部分)海底的沉积物样本,并将其与经过校准的深海洋流模型和详细的海底测绘相结合。

研究人员将微塑料从沉积物中分离出来,在显微镜下计数,然后用红外光谱进一步确定塑料的类型。结果显示,洋流可以将微塑料集中在巨大的沉积物堆积带中,也就是所谓的微塑料热点。这些热点似乎是深海的垃圾带。

海底的微塑料主要由纺织品和服装纤维组成。这些在生活污水处理厂没有得到有效过滤的污染物,很容易进入河流和海洋。在海洋中,它们要么缓慢沉降,要么被偶尔出现的浑浊洋流迅速输送到海底深处。微塑料一旦进入深海,就很容易被持续流动的海底洋流收集和携带。

而这些深海洋流还携带着含氧水和营养物质,这意味着海底微塑料热点地区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。

Kane表示,这项研究提供了这些洋流的运动和海底微塑料浓度之间的第一个直接联系,这些发现将有助于预测其他深海微塑料热点的位置,并指导研究微塑料对海洋生物的影响。

英国国家海洋学中心的Mike Clare说:“对海底洋流的详细研究可以帮助弄清深海中的微塑料运输通道,找到丢失的微塑料。这些结果强调了政策干预的必要性,从而在未来限制塑料流入自然环境,并尽量减少对海洋生态系统的影响。”

俯视融化

海洋变暖、冰川消融、海平面上升……世界气象组织日前发布了《2019年全球气候状况声明》。这份报告显示,2019年全球平均温度比工业化前水平高出1.1摄氏度,仅次于2016年创下的高温纪录。2015年至2019年是有记录以来最热的5年,而2010年至2019年是有记录以来最热的10年。

Gardner与华盛顿大学冰川学家Benjamin Smith等人,利用NASA的冰、云和陆地高度卫星2号(ICESat-2),对格陵兰岛和南极冰盖在过去16年的变化进行了精确测量。ICESat-2于2018年秋天发射进入轨道,开始进行详细的全球海拔测量。通过将新数据与2003年至2009年ICESat的另一颗卫星原始数据进行比较,研究人员对冰盖变化的复杂性进行了全面描述,并对格陵兰岛和南极洲的未来进行了深入分析。

“如果你观察冰川或冰原1个月,或者1年,你不会了解气候对它的影响。”Smith告诉《中国科学报》,“现在,ICESat和ICESat-2之间有16年的跨度,我们更确信在冰层中看到的变化与气候长期变化有关。”

加利福尼亚大学圣迭戈分校斯克里普斯海洋学研究所冰川学家Helen Amanda Fricker说,这些随潮汐起伏的冰架很难测量,有一些表面粗糙,有裂缝和山脊,但ICESat-2的精度和高分辨率使研究人员可以测量其整体变化,而不必担心这些特征会影响研究结果。


以前关于冰损失或增加的研究经常分析来自多颗卫星和机载任务的数据。这项新研究采用了一种单一的测量方法——用一种仪器利用冰面反射激光脉冲测量高度,最终提供了迄今为止最详细和准确的冰盖变化图像。结果发现,自2003年以来,南极冰层的净损失,加上格陵兰岛冰盖的萎缩,导致全球海平面上升了14毫米。

更脆弱的冰架

冰川的质量变化是气候变化最敏感的指标之一。Smith等人发现,在由冰盖融水和冰山崩裂导致的海平面上升中,约2/3来自格陵兰岛,另外1/3来自南极洲。

在格陵兰,沿海冰川明显变薄。例如,Kangerdulgssuaq和Jakobshavn冰川的海拔每年下降4到6米。更温暖的夏季融化了冰川和冰原表面的冰,温度更高的海水也侵蚀了冰川和冰原前端的冰。ICESat-2的测量结果显示,在南极洲,由于降雪增加,南极大陆内部部分地区的冰盖正在变厚。但是南极大陆边缘尤其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。

这些结果与之前的研究数据相一致。之前有研究显示,2009年至2017年,南极洲冰盖每年减少2780亿吨,冰川融化速度是20世纪80年代的6倍。自1961年以来,全球已失去9.6万亿吨冰雪。如今地球每年失去3690亿吨冰雪,世界冰川的缩减速度是20世纪60年代的5倍。

从冰架上融化的冰不会使海平面上升,因为它已经在漂浮了——就像装满水的杯子里的冰块不会让水溢出杯子一样。但是冰架为它们背后的冰川和冰原提供了稳定性。Fricker说:“它就像一座支撑大教堂的建筑扶壁。冰架支撑着冰原。如果你把冰架拿走,或者使冰架变薄,支撑力便也在减少,以至于搁浅的冰流失得更快。”

研究人员发现,南极洲西部的冰架正在失去质量,那里有许多大陆上移动最快的冰川。其中,斯韦茨和克罗斯森冰架是变薄最多的,平均每年约流失5米和3米冰。

(编辑:逍遥客)

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