劳伦冰盖:北半球曾经最大的冰盖,媲美南极冰盖,冰层厚度3.2公里

现如今地球上最大的冰盖南极冰盖,覆盖了超过1400万平方公里的土地,但是如果我们将时光回溯到12000年前,当时在北半球上,也曾经有一个能够媲美南极冰盖的巨大冰川,这就是劳伦冰盖

劳伦冰盖位于现在的北美洲地区,覆盖了加拿大的几乎全部土地(包括巨大的哈得逊湾)、格陵兰岛及周边海域,向南则一直延伸到美国境内,包括五大湖地区、纽约州、新英格兰州和新斯科舍省的全部地区,最南的地方一直延伸到北纬37°,像我们所熟知的美国大城市——纽约、波士顿之类的都在冰川下面,冰盖总面积高达1380万平方公里,以哈得逊湾为中心,冰体最厚处达3300米,远超现代格陵兰冰盖的平均厚度(约1500米),和南极冰盖相比,也毫不逊色。

劳伦冰盖极盛期覆盖了北美大面积地区
劳伦冰盖极盛期覆盖了北美大面积地区

因为北半球这些冰盖的存在,里面封存了巨量的水资源,这导致那个时期地球海平面比现在要低130米左右。

那么这么巨大的冰盖是如何形成的呢?

其实这要追溯到258万年前开始的第四纪冰期,也就是我们俗称的“冰川时代”。在那之后地球平均气温下降,导致高纬度地区开始出现大面积的冰盖。更新世时期地球轨道参数变化导致北半球夏季日照减少,积雪长期累积。末次冰期(约11万至1.1万年前)北极地区年均温比现代低8-10℃,为冰盖扩张提供了冷源。

再加上加拿大地盾的高原地形(如拉布拉多高原)为积雪提供了天然储集区,而北美中西部的低地(如密西西比河谷)则成为冰体南侵的通道。冰盖通过塑性流动向四周扩展,每年推进速度可达数十米至百米,在冰流汇聚区形成流线型地貌(如鼓丘)。

这些延伸的冰盖不断扩展着面积,最终成为覆盖1380万平方公里的劳伦冰盖。

在劳伦冰盖存在的时候,其生长和融化的周期对全球气候产生了决定性的影响。这是因为它使急流向南转移,否则急流会从相对温暖的太平洋流经蒙大拿州和明尼苏达州。这使得原本是沙漠的美国西南部在冰河时代获得了充沛的降雨,与世界其他大部分地区极度干旱形成了鲜明对比。不过,欧洲冰盖的影响也对阿富汗、伊朗部分地区、冬季可能还有巴基斯坦西部以及北非的降雨产生了类似的影响。

劳伦冰盖
劳伦冰盖

冰盖融化也严重扰乱了全球气候周期。据信,大量低盐度海水经麦更些河涌入北冰洋,扰乱了北大西洋深层水的形成。这扰乱了温盐环流,造成了短暂的新仙女木事件,并导致冰盖暂时回升。之后劳伦冰盖开始迅速消退。

那么这么巨大的冰盖又是如何消失的呢?

劳伦冰盖开始于第四纪冰期,结束于1.4万年前的末次冰盛期,地球进入轨道偏心率减小、地轴倾角增大的阶段,导致北半球高纬夏季太阳辐射显著增加(北纬65°地区夏季辐射量比末次冰盛期时高约15%)。这种辐射增强直接加速了积雪融化,触发冰盖退缩。最新研究表明,轨道变化虽非末次冰期气候的直接主因,但通过调控大气温室气体浓度间接放大了变暖效应。

岁差导致北半球夏季出现在远日点(如1.4万年前),延长了融雪期。这种季节分配变化使冰盖边缘的消融期从年均90天延长至120天,显著提升了冰体表面的融蚀效率。

1.47万年前是劳伦冰盖的转折点,在那之后短短数千年时间里,北大西洋地区气温在短短千年内上升8-10℃,导致冰盖边缘年消融量从末次冰盛期时的500亿吨激增至2000亿吨。融水通过冰裂隙渗透至冰盖底部,形成润滑层,使冰流速度从年均50米增至200米,加速了冰体向海洋的输送。

劳伦冰盖的消融过程示意图
劳伦冰盖的消融过程示意图

约1.29万年前的新仙女木冷逆转虽使冰盖局部停滞,但并未改变整体消融趋势。该事件反而通过增强北大西洋经向翻转环流,加速了冰盖边缘的热量交换,为后续快速消融创造了条件。

冰盖面积缩减导致地表反照率从0.8降至0.4,吸收太阳辐射量增加约40%。这种效应在冰盖边缘形成“消融-反照率降低-进一步消融”的恶性循环,使局部消融速率提升50%。

而且冰盖底部封存的有机碳(约1.5万亿吨)在消融后也被释放到大气中,冰消期大气CO₂浓度从末次冰盛期的180ppm升至全新世的280ppm,CH₄浓度从350ppb升至700ppb。这两种气体的增温效应叠加,使全球平均气温额外上升1.5-2℃。

总的来说,就是这一系列的原因导致劳伦冰盖的快速消融,只用了几千年的时间,堪比南极冰盖的巨大冰川就消融殆尽,每年冰盖都会后退150米,西部地区甚至每年后退700~900米,最终在北美大陆上只剩下拉布拉多冰盖残留至6500年前,这是劳伦冰盖最后的残余。

劳伦冰盖
劳伦冰盖

当冰盖消融的时候,卸载掉厚厚的冰层,北美大陆以每年1-2厘米的速度回弹,导致哈得孙湾地区海平面相对下降。

而对于地球海洋来说,这么巨大的淡水注入海洋中,势必会造成海平面的上升,最终导致海平面上升了大约130米。

其实现在来说,劳伦冰盖还并未完全消失,毕竟格陵兰岛上的冰川理论上也属于劳伦冰盖的一部分,它因为靠近北极圈而幸存了下来。

但是在北美大陆上,劳伦冰盖还是留下了很多深刻的地理现象,冰盖侵蚀与冰川沉积共同作用,形成苏必利尔湖、休伦湖等北美五大湖,总面积达24.5万平方公里,还有冰碛丘陵、冰蚀谷(如尼亚加拉峡谷)等景观广泛分布于北美中部。

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