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藻类的生长降低了反射率,增加了格陵兰冰盖的融化

2019-11-18 66藻类

新的研究表明,生长在地球第二大冰盖——藻类的生长降低了反射率,增加了格陵兰冰盖的融化,并比灰尘或黑碳对冰盖融化的贡献更大。该研究的作者表示,这些新发现可能会影响科学家对冰盖融化和未来海平面上升预测的理解。

冰川学家早就知道,矿物尘埃和黑碳等物质会使大冰原的表面变黑。科学家研究这些杂质是因为它们降低了冰层的反照率,也就是反射光的程度,而反照光会增加冰层的融化,并影响海平面上升的预测。但是很少有研究考察藻类细胞的变暗效应,它们自然生长在冰原上。

这项新的研究定量地评估了表面冰藻是如何导致冰盖变暗的,并发现这些藻类对冰盖反照率的影响明显大于矿物颗粒和黑碳等非藻类物质。根据发表在美国地球物理学会期刊《地球物理研究快报》上的一项新研究,藻类的生长降低了反射率,增加了格陵兰冰盖的融化,每年夏天,冰川融化总量的5%到10%都是由藻类变黑造成的。

这项新研究的主要作者之一、捷克共和国布拉格查尔斯大学(Charles University)的冰冻圈生态学家Marek Stibal表示,这些发现使冰冰期学家对冰盖融化和冰如何反光的看法更加清晰。他说,气候变暖还可能增加未来藻类的生长,潜在地增加藻类对冰盖融化的影响。

“我们研究的新颖之处在于,我们发现生物过程在冰原行为中起着重要作用,”Stibal说。“冰川学家在研究光反射率和冰融化时,通常只研究无机物质,因为生物过程往往过于复杂,难以捕捉。但我们发现,有机体可以对之前在非生物环境中研究过的系统产生大规模影响。”

研究田里的藻类

之前的研究表明,黑碳和灰尘等杂质会导致冰盖下部的裸冰融化。杂质使纸的表面变暗,降低了它的反照率,使它能吸收更多的光。太阳辐射吸收的增加提高了冰原的温度,加速了融化的过程。

丹麦和格陵兰地质调查局的气候学家Jason Box是这项新研究的另一位主要作者,他认为,吸收阳光是造成格陵兰大部分冰层融化的原因。

像藻类细胞这样的微生物会在冰面上繁殖,随着时间的推移,只要有足够的阳光、水和营养物质,它们就会积累起来。Stibal说,表面冰藻产生深色色素来保护自己免受高强度辐射,进一步加深了冰盖表面的颜色。

藻类的生长降低了反射率,增加了格陵兰冰盖的融化

2014年夏天,这项新研究的作者前往格陵兰冰盖,以量化藻类对变暗效应的影响。研究小组的几名成员在冰原西南地区的一个研究地点露营了56天,同时收集冰原反射率和藻类种群的数据。

Stibal和他的同事每天使用便携式光谱仪和反照率计来测量裸冰表面的反射率光谱。他们还收集了表面冰的样本,并使用现场显微镜来表征藻类,并计算每个样本中藻类细胞的数量。他们分析了藻类生长和冰盖表面反射光量之间的关系。

作者发现,随着藻类数量的增加,冰原反射的光明显减少。他们计算出藻类的生长约占光反射率数据变化的70%,使其成为这一现象的主要因素。其余的变化是由于降雨和经过了多少时间,非藻类杂质在他们的分析中不显著。

局限性

这项新研究并没有估计由于藻类变暗,未来会有多少冰融化。但Stibal说,研究结果可以为更准确地预测由于格陵兰岛和其他冰原融化造成的海平面上升情况奠定基础。藻类生长在喜马拉雅等地区的其他冰面上,它们栖息在产水冰川上。

他还认为,气候变暖可能对藻类种群有利,潜在地增加它们的黑暗影响。

他说:“随着气候变暖,藻类生长的区域将会扩大,所以它们将会在更多的冰原上定居。”“此外,生长季节会变长,所以随着时间的推移,藻类对冰融化的贡献可能会增加。”

日本千叶大学(Chiba University)地球科学系教授Nozomu Takeuchi表示,这项新研究突显了考虑冰冻圈生物过程的重要性,并相信这项研究将对格陵兰冰原的冰川学研究产生影响。

他们的发现的主要含义是,冰盖不是一个简单的冰雪非生物系统,而是一个生态系统,”他说。“更定量地了解这一生物过程,可能会引发对地球其他气候周期的新观点,比如冰川-间冰期周期。”

引用

American Geophysical Union. "Algae growth reduces reflectivity, enhances Greenland ice sheet melting." ScienceDaily. ScienceDaily, 20 December 2017.
www.sciencedaily.com/releases/2017/12/171220122035.htm.

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