《通过模型研究确定冰川因气候变化而面临崩塌风险》

  • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
  • 编译者: liguiju
  • 发布时间:2022-06-15
  • 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)

  • 原文来源:https://news.berkeley.edu/2022/04/28/model-pinpoints-glaciers-at-risk-of-collapse-due-to-climate-change/
相关报告
  • 《海平面上升:南极西部的冰层崩塌可以通过海水降雪阻止》

    • 来源专题:物理海洋学知识资源中心
    • 编译者:张灿影
    • 发布时间:2019-07-30
    • 覆盖南极洲西部的冰盖面临着滑入海洋的危险。虽然减少温室气体排放可能会限制非洲大陆其他地区的冰盖不稳定,但即使在气候变暖趋于稳定之后,南极西部冰盖缓慢但不可避免的消融仍可能继续。一次崩塌可能需要数百年的时间,但将使全球海平面上升超过3米。 来自波茨坦气候影响研究所(PIK)的一组研究人员正在仔细研究一种稳定冰盖的大胆方法:将海水注入冰川,产生数万亿吨的额外降雪,采取前所未有措施稳定冰盖。这将意味着,从美国到中国,世界上一些人口最密集的沿海地区将面临前所未有的工程压力,并对这个世界上最后的原始地区之一造成严重的环境危害,以防止海平面长期上升。 “基本的权衡取舍是我们作为人类是否想要牺牲南极洲以保护目前有人居住的沿海地区和我们已经和正在建设的文化遗产。”Anders Levermann解释说。 温暖的洋流已经到达南极洲西部的阿蒙森海域,该地区由几个冰川组成,由于其地形结构,这些冰川很容易发生不稳定。这些冰川的水下融化引发了它们的加速和退缩。这已经成为该大陆最大的冰损失原因,并加速了全球海平面上升。在他们的研究中,研究人员采用计算机模拟来预测未来的动态冰损失。他们证实了早期的研究,即使大幅度减少温室气体排放也不能阻止南极西部冰盖的崩塌。 “所以我们研究了什么可以阻止潜在崩塌,并增加了不稳定区域的降雪,”PIK的共同作者Johannes Feldmann说。“事实上,我们发现大量的积雪确实可以将冰盖推回一个稳定的状态,阻止不稳定。实际上,这可以通过大量重新分配水团来实现,从海洋中抽出来,在几十年内以每年数千亿吨的速度被雪覆盖在冰盖上。” Feldmann补充说:“我们充分意识到这种干预所具有的破坏性特征。”提升、淡化和加热海水以及提供动力将需要数万台高端风力涡轮机的电力。“建造这样一个风力发电场和阿蒙森海的进一步基础设施以及海水本身的大规模开采本质上意味着失去一个独特的自然保护区。此外,严酷的南极气候使得技术挑战难以预料,而对该地区的潜在危险影响可能是毁灭性的。”因此,必须非常仔细地权衡这种努力前所未有的风险和成本,以防止其潜在的影响。此外,只有在《巴黎气候协定》得到遵守、碳排放迅速而明确地减少的情况下,这一巨大努力才有意义。” (侯颖琳 编译,於维樱 审校)
  • 《Geophysical Research Letters:关于气候变化的新研究将改善天气模型》

    • 来源专题:中国科学院文献情报系统—海洋科技情报网
    • 编译者:liguiju
    • 发布时间:2023-01-04
    • 近期,来自英国国家海洋学中心(National Oceanography Centre,NOC)的顶尖科学家们研究发现,大西洋经向翻转环流(Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC)并没有像科学家先前分析的那样显示出可探测到的衰退—AMOC的衰退将导致北美和欧洲极端天气和气候的减弱。研究结果发表在《Geophysical Research Letters》上。该项研究发现格陵兰岛东部伊尔明格尔海的海洋密度解释了AMOC强度的大部分变化—AMOC是一个包括墨西哥湾流在内的洋流系统。事实上,新的数据表明,没有证据表明在过去的70年里,AMOC正在经历可探测到的洋流强度的下降。 NOC的科学家们研究了格陵兰岛和苏格兰之间的亚极地北大西洋(Subpolar North Atlantic,SPNA)海区,这是一个对AMOC系统健康至关重要的区域。在这里,从亚热带携带热量的暖流变得更冷、密度更大,这一过程对AMOC洋流系统的强度产生了强烈的影响。以前的研究认为,AMOC正在减弱,可能是由于极地冰雪融化带来的淡水增加;如果AMOC和墨西哥湾流衰退,可能会对美国和欧洲的气候造成灾难性的影响。 这些发现凸显了大西洋洋流对欧洲天气的重大影响。NOC海洋物理学和海洋气候小组负责人Penny Holliday教授指出,墨西哥湾流和急流都会影响天气,但方式不同。墨西哥湾暖流将温暖的海水带到西欧,使得欧洲的气温比加拿大同纬度地区的温度更高,并影响了整体气候。急流更直接地导致天气的短期变化。但是,包括墨西哥湾流在内的洋流变化反过来会迫使急流在英国上空带来潮湿和多风的天气,或者给英国北部带来平静和稳定的天气。 这个过程与AMOC的强度直接相关。在大西洋中,因为蒸发的影响,向北流动的海水含盐量很高。海水在被输送到北方的过程中逐渐冷却,由于较低的温度和较高的含盐量使海水密度更大、重量更重,它沉入海洋深处。下沉的海水导致更多的水被输送到北方,形成稳定的洋流。下沉的海水量决定了表层海流的一致性和强度。 Holliday教授补充道,通过这项研究,科学家们试图了解AMOC的物理原理,以提高对气候预测的信心,从而帮助评估评估哪些海洋模型运行良好,哪些模型需要改进。更重要的是,研究发现包括墨西哥湾流在内的AMOC系统还没有变得不稳定,也没有达到可以破坏世界各地气候的临界点。这项研究表明,格陵兰岛和苏格兰之间的地区对气候预测非常重要,而且发生在次极地环流中心的过程是至关重要的,而不是像以前认为的那样发生在周围的洋流中。该研究首次展示了环流内水的温度和盐度与大洋流强度之间的关系。 科学家们将利用这一发现来开发气候模型。先前的发现降低了气候预测的可信度,因为在许多气候模型中,决定洋流强度的关键过程是由格陵兰岛和加拿大之间的地区决定的,而事实上,这一过程发生在格陵兰岛和苏格兰之间。 Holliday强调,没有理由表明AMOC将全面衰退。虽然有证据表明近几十年来该系统在SPNA中放缓,但没有迹象表明两者在更长的时间尺度上的相关性。因此科学家们相信,这一研究将提供一个更准确的气候预测时间表,以及改善季节性天气预报。(刁何煜 编译)