高分辨率冰盖模型，准确预测极端海平面上升的关键

冰盖融化导致的海平面上升是气候变化带来的最严重威胁之一，随着格陵兰岛和南极洲的冰川继续减少，它们对海平面上升的贡献将对沿海地区和生态系统产生深远影响。冰盖建模是预测评估未来海平面上升的主要工具之一，它模拟冰盖在不同气候条件下的行为，然而，这些预测的准确性在很大程度上受到所用模型的空间分辨率的影响。最近一项研究讨论并提出了改进冰盖模型及其海平面上升预测的未来研究方向。

预测极端海平面上升的挑战

预测海平面上升的关键不确定因素之一是极地冰盖的影响，尤其是格陵兰岛和南极洲的冰盖蕴藏着大量淡水，它们融化并流入海洋的潜力可能会大幅提高全球海平面，尤其是在全球变暖加速的情况下。然而，预测冰盖对海平面上升的影响程度和速度需要高分辨率模型来捕捉冰、海洋和大气之间复杂的相互作用。

冰盖建模在估算极地冰盖对海平面上升的影响方面发挥着重要作用，这些模型模拟了冰盖如何应对温度、降水和海洋条件的变化。它们考虑了多种因素，例如冰从冰盖内部流向海岸、冰盖底部的冰融化以及冰山的断裂（这一过程称为冰山崩解）。

这些模型的准确性与其分辨率直接相关，在冰盖模型中分辨率是指用于表示冰盖及其周围环境的网格单元的大小，粗分辨率模型的网格大小约为数百公里，可提供广泛的大陆规模估计，但缺乏捕捉关键过程所需的细节。相比之下，网格大小为几公里或更小的高分辨率模型可以进行更详细的模拟，从而更好地解释局部过程，例如冰流动力学、冰下水文以及冰架与海洋之间的相互作用。

然而，模拟冰盖面临的重大挑战之一是捕捉动态不稳定性，这些过程可能导致冰盖迅速损失质量。同样，当从南极洲和格陵兰岛冰盖延伸出来的浮冰架因海水变暖而断裂时，就会发生冰架崩塌，从而冰盖可以更自由地流动导致海平面上升得更快。因此，高分辨率模型对于捕捉这些过程至关重要，因为它们可以更详细地模拟冰、海洋和大气之间的相互作用。低分辨率模型通常会忽略这些不稳定性，导致对海平面上升的估计更为保守。

新的研究发现

南极冰盖含有大量冰，如果全部融化，可导致全球海平面上升高达4米，目前南极冰盖是南极洲海平面上升的最大贡献者，在1992年至2021年间，南极冰盖已使全球平均海平面上升了6.5毫米。一项新的研究结合了传统的模型模拟和高斯过程仿真，对南极冰盖的阿蒙森海区域进行了研究，研究使用冰盖模型生成了用于构建高斯过程仿真器的质量损失模拟数据，然后使用该仿真器量化模型分辨率对海平面贡献的影响。

该研究最引人注目的发现是型分辨率对海平面贡献有很大影响，粗分辨率模型往往低估了冰盖对未来海平面上升的潜在贡献，尤其是在极端情景下。在较粗糙分辨率下发现的海平面贡献不确定性比精细分辨率下大得多，不确定性随着分辨率的降低而增加。粗糙分辨率会夸大海平面贡献范围，相比之下，高分辨率模型揭示了冰盖与海洋之间更详细的相互作用，这些高分辨率模型还能更好地理解冰架崩塌和海底融化。例如，当基底融化率为25m/a时，分辨率8km的模拟海平面贡献范围比分辨率2km的模拟大3倍以上。此外，高影响低概率情景对空间分辨率非常敏感，在考虑极端情景时，不应仅仅依赖于粗糙分辨率（粗于5公里）的模拟。

研究结果表明，冰盖模型的空间分辨率对海平面上升的预测有显著影响，为了更准确地评估未来海平面上升的风险，特别是在高风险情景下，需要使用更高分辨率（小于5公里）的冰盖模型。

思考

虽然高分辨率模型可以捕捉更多细节，但基底融化、冰流和冰崩等过程的参数化如何改进？ 鉴于冰盖、海洋和大气之间复杂的相互作用，海平面上升预测中固有不确定性，如何量化海平面上升预测中的不确定性？

参考文献：C. Rosie Williams, Pierre Thodoroff, Robert J. Arthern, James Byrne, J. Scott Hosking, Markus Kaiser, Neil D. Lawrence & Ieva Kazlauskaite ，Calculations of extreme sea level rise scenarios are strongly dependent on ice sheet model resolution. Communications Earth & Environment volume 6, Article number: 60 (2025) ，doi：10.1038/s43247-025-02010-z