美国加州大学伯克利分校的科学家创建了一种改进的冰川运动模型,新模型结合了融水基础润滑作用的影响,以确定北极和南极最有可能迅速滑动并落入海洋的冰川。新的物理模型预测最脆弱的冰川是最厚的冰川,它们具有更快流动的历史,即使这种快速流动是周期性的。该项研究成果近期发表在《冰冻圈》(Cryosphere)杂志。
全球变暖环境下,北极和南极的变暖程度超过了世界其他地区。3月,南极的气温比正常水平高出70华摄氏度,创高温纪录,而北极的某些地区比平均气温高出60多华摄氏度。温暖的天气导致许多冰川上形成融水湖,尤其是格陵兰岛的冰川。湖泊可以通过水力压裂的过程或通过附近的裂缝进入冰川底部。
冰川学家发现冰川的加速和减速与海洋终端冰川(冰融入海洋并与温暖的海水相遇)有关。因此,先前研究重点主要集中在海洋终端冰川上。但是融水的基础润滑作用可能以更快的方式可以让冰川减速或加速。
研究人员使用流体流动的标准方程来修改冰川流动的常见扰动模型,以考虑融水基础润滑作用。研究人员针对丹麦的格陵兰岛和挪威群岛的斯瓦尔巴群岛的冰川测试了该模型的预测。厚、移动速度更快的冰川更容易变薄并进入到海洋中的预测与1998年至2018年20年期间对冰川流动的观测相符。
基础润滑创造了一个正反馈循环,更快的冰川更有可能对基础润滑做出更快的反应,而随后的加速使它们更容易受到未来的润滑作用。这意味着应该经常监测北极和南极周围厚而快速移动的冰川,就像现在监测海洋终端冰川变化一样,以预测可能影响海平面的大型冰山进入到海洋中。
研究人员计划在南极洲的一些海洋终端冰川上测试新模型。同时,通过一个新的名为Jupyter Book的在线平台,任何人都可以通过模型方程和Python代码运行项目数据来重现研究结果——研究人员希望这个出版标准将成为未来大数据研究的常态。
这项工作得到了Jupyter meets the Earth项目的部分支持,该项目由美国国家科学基金会的EarthCube计划资助。(李亚清 编译)