探秘南极神奇冰间湖 默茨冰川与冰间湖

　　2014跨年之际，一场突如其来的国际合作海上救援把人们的目光吸引到遥远的南极。“雪龙”船在救人后被困并自行脱困的惊险情节，更是牵动了亿万人的心，引起了人们关于极地科考、旅游探险以及气候变化、国际合作等多方面的探讨。

　　1月7日，正当“雪龙”船努力摆脱坚冰围困之时，笔者在地图上细细打量了一下“雪龙”船被困的海域，在船的东侧，一个名字让我眼前一亮：默茨冰川。它已经变得不太显眼，因为现在的默茨冰川已经丢掉了伸出的长“舌头”，看上去不那么突出了。而3年前默茨冰川被撞掉“舌头”的事件曾引起国际关注，“雪龙”船此次被海冰所困与这一事件也有着某种程度上的联系。

　　 南极冰川与“默茨冰川舌”

　　2010年2月12日之前，默茨冰川有一条伸向海中的长“舌头”，被称为“默茨冰川舌”。要说清楚这条“舌头”，还得先从冰川说起。

　　冰川也称冰河，它由千百万年来累积在陆地上的降雪形成。它是可以流动的，像江河一样沿着峡谷向低处流，只是流动的速度特别慢，慢到站在冰川上的人根本感觉不到它在流动，看起来它只是坚硬的固体。南极大陆几乎整个都被冰川覆盖，最终百川入海。有别于通常意义上的江河，流到海里的冰川不会马上融入大海，而是浮在海面上，形成冰架。南极最大的3个冰架分别是龙尼-菲尔希纳冰架、罗斯冰架和埃默里冰架，分别位于南极的3个最大的海湾中，即威德尔海、罗斯海和普里兹湾。既然是架子，就要有支撑，这3个冰架所在的位置与普通江河的入海口相似，呈喇叭形，只有喇叭口一边悬空在海上，其余各边都与陆地相连，起到很好的支撑作用。最大的罗斯冰架跨度达800公里，面积近50万平方公里。

　　想象一下，这块跟法国差不多大小的巨大冰块浮在海上，是多么壮观的景象！其他的小型冰架要么蜷缩在小海湾里，要么借了沿海的岛屿作为外侧的支柱，规规矩矩地待在岛与岸之间。从地图上看，这些冰架给南极大陆的海岸形成了一条更为光滑的外缘线。而“默茨冰川舌”就是楔在这条曲线上的、为数不多的几个“出头椽子”之一。

　　 冰山撞断冰川

　　“默茨冰川舌”曾长达100多公里，宽30多公里，横亘在向西流动的沿岸海流中，挡住了来自东侧的流冰，其西侧就形成了大范围的无冰水域。夏季海冰少的时候，这里完全是一片无冰的清水区。也就是说，如果“默茨冰川舌”还安在的话，“雪龙”船是不可能在这个区域被海冰困住的。

　　不仅如此，在“默茨冰川舌”东侧不到100公里的地方，前些年还搁浅着一座编号为B09B的大冰山，大小跟“默茨冰川舌”相当。

　　这座冰山于1987年从罗斯冰架脱离，然后随南极沿岸海流一路向西，于1992年搁浅在这里，在这里一待就是18年，成为“默茨冰川舌”东侧的一道屏障，迎击着随沿岸流由东向西漂动的浮冰。在这道屏障的保护下，“默茨冰川舌”东侧也经常是清水区（如图a所示）。B09B冰山最终在2010年2月发生了动摇，开始向西漂动，最终撞掉了默茨冰川的大“舌头”。实际上，默茨冰川这次丢掉“舌头”，也是一个冰川自然发育的过程。为了便于理解，我们换一个说法，把这条伸出的“舌头”看作一颗牙齿，那么这个过程其实就是“换牙”。

　　默茨冰川持续不断地流向海洋，速度虽然缓慢，每年却总能推进1公里以上的距离。这颗冰川“牙”长到一定长度后，自然就会断裂。实际上，在2010年“牙”断裂的地方，早就出现了裂缝。“牙”的东西两侧分别于20年前和10年前就开裂了，在2010年被撞之前，这两条裂缝几乎已经连到了一起。也就是说，这颗“牙”早就松动了，B09B冰山的撞击只不过是让其彻底断裂的一个助推力。

　　粗略一算，默茨冰川的这颗“牙”已经用了70年，也该换换了。被撞掉的这颗“牙”成为编号为C28的大冰山，很快就离开了这个海域。而“肇事者”B09B冰山却恋恋不舍，在此盘桓了1年之久才缓缓离开（如图b所示）。

　　我们相信，默茨冰川2010年的那次“换牙”绝不是第一次，只是有了卫星遥感之后，我们才有机会看到整个过程。这一事件之所以在当时引起很大关注，不是因为那时就预见到涌入的海冰在3年后会困住两条船，而是因为自那以后，发生在南极冬季漫漫长夜里的故事更换了新的剧本。

　　 神奇的冰间湖 　

　　在“换牙”之前，“默茨冰川舌”和B09B冰山这两道南极大陆沿海的冰屏障，在冬季也同样发挥着阻挡冰流的作用。在它们的西侧，新的海冰刚刚形成，就被强劲的东南风吹走，一直难以被完全冰封，于是形成了极地海洋与大气直接交换的窗口——冰间湖。

　　南半球隆冬时节，南极海冰的外缘线已经北进到南纬65°，甚至55°，形成了一个与南极大陆面积相当的海冰覆盖区，南半球的冰雪圈比夏季增大了1倍。在近乎半个南大洋都被冰封的时候，在最南端的南极沿岸还会有暴露出水面的冰间湖吗？听起来有些难以置信，但它是真实存在的，而且这样的冰间湖还不只默茨冰川这里有，而是星罗棋布于南极大陆的沿岸。此时，气温已降至零下20℃，而冰间湖中裸露的海水温度最低也要在零下2℃以上，因为再低海水就会被冻结。

　　如此一来，海洋与大气间就出现了接近20℃的温差，海洋就会不断把热量传给大气，冰间湖成为冬季海洋中的“通风口”。从秋季开始，冰间湖中发生的是新冰不断生成又不断被运走的过程。假如这些冰没有被运走，全部累积在冰间湖区域，一个结冰季节下来，冰的厚度就可以达到几米甚至十几米。

　　这些生产效率极高的“冰工厂”，还有一个更重要的副产品——盐。我们知道，冰晶是不含盐分的，结冰时只有少量来不及“逃走”的海水被困在冰晶之间的缝隙里。新生成的海冰里只留下了原来海水中1/3左右的盐分，其他的都排到了尚未冻结的海水中。如此一来，海水的含盐量就会增加，海水的密度会增大，加之温度降低，也会加大海水的密度。因此，冰间湖对海水的最终作用就是增大了其密度。这些产自南极冰间湖的又冷又咸的海水密度非常大，这些海水会沿着陆坡下沉，直至深海盆的底部，成为南大洋的底层水。然后，这些底层水会沿着海底的沟槽继续向北，成为遍布世界大洋的底层水。南极海洋底层水从南极沿岸下沉进而北进的过程，成为世界大洋环流的一个重要驱动器，构成地球气候系统的重要一环。

　　自2007年开始，澳大利亚和法国合作开展的一项研究计划，一直在关注默茨冰川冰间湖区域的底层水形成。“默茨冰川舌”断裂10天之后，该计划研究组发布了一份报告，详述了事件发生的过程，并称未来冰山位置的变化将影响冰间湖的规模、当地的海洋环流以及高密度海水形成的速率等。这个消息经多家媒体转载后，引起了世界范围的关注。英国《每日邮报》的报道题目是“南极洲巨型冰山崩裂，或将搅乱全球气候格局”，文中有这样一段：“漂离的冰山或将抑制底层水的形成，而底层水是推动海洋循环系统的重要因素。海洋洋流的些微变化都可能对全球气候产生影响。受此次冰山碰撞的影响，专家预期英国的天气会变得更加寒冷。”

　　其实，就目前我们对气候系统的认识和预测能力而言，是难以估量“默茨冰川舌”断裂事件的影响的。澳大利亚在2011年和2012年夏季进行了现场观测，发现“默茨冰川舌”断裂后，其周边高密度水的盐度和密度明显降低。他们利用数值模式预测的结果是，该区域高密度水的外输将减少1/5左右。而更加深远的影响尚未可知，等待人们的进一步研究。