《南极冰架在融水湖泊的重压下弯曲变形》

  • 来源专题:物理海洋学知识资源中心
  • 编译者: cancan
  • 发布时间:2019-02-25
  • 由剑桥大学联合领导的一个由英国和美国研究人员组成的团队,测量了南极洲麦克默多冰架在其表面融化的湖泊被填满和排干时的弯曲程度。此前已经有人假设并通过计算机模型模拟过这种类型的弯曲,但本研究是首次在实地测量该现象。

    结果表明,表面融化与南极冰架的削弱之间存在联系,并支持了这样一种观点,即南极半岛近期的冰架破裂可能是由大气变暖产生的大量表面融水引发的。随着气候持续变暖,越来越多的冰架可能会在下个世纪变得容易弯曲、断裂和破损。

    “冰架上的表层水早已为人所知,”Ian Willis博士说。“几十年来,每年夏天都可以通过卫星图像看到在许多冰架上形成广泛的表面融水。”

    目前还不完全清楚的是,表层水会在多大程度上破坏冰架的稳定,特别是在温暖的夏季会产生更多的融水。如果水在冰架的表面凹陷处积聚形成大型湖泊,则会产生危险。Alison Banwell博士说。“湖泊的填充和排水会导致冰架弯曲,如果应力足够大,裂缝也可能发生。”

    “我们已经能够通过融水负荷引起的断裂机制模拟该冰架的快速解体,”Banwell说。“然而问题在于,没有人真正测量过该区域的冰架弯曲和断裂,因此我们无法完全约束模型中的参数。”

    研究人员使用直升机、雪地机器和他们自己的两只脚,建立了一系列压力传感器,用于监测湖泊的凹陷中水位的上升和下降,以及用于测量冰架小垂直运动的GPS接收器。

    “获取数据需要做很多工作,但它们激发了一个引人入胜的故事。” MacAyeal说。该团队希望他们的工作能够激励其他人在南极洲周围的其他冰架上寻找弯曲和断裂的证据。他们的工作还将有助于开发冰盖比例模型,可用于预测未来冰架的稳定性,并了解冰架大小的控制。

    (侯颖琳 编译;於维樱 审校)

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41467-019-08522-5
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    • 根据观测,近年来南极冰盖融化导致的质量损失加速。最近的一项研究预测,根据最高温室效应气体浓度轨迹,到2100 年末,南极冰盖融化将使全球海平面上升近1米。但第五次IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)评估报告的耦合模型比对项目第5阶段(CMIP5)的模型模拟的输出结果虽用于预测由于冰盖融化导致的海平面上升,但其中不包括对气候系统的影响反馈。此外,在即将到来的CMIP6标准实验套件中也将不包含冰盖和冰架融化。 虽然一般考虑南极冰盖对全球海平面的影响,但理想化的气候模式模拟表明融水的注入对模拟气候有明显影响。我们在CMIP5气候模型模拟中评估南极融水对气候状态的影响,该模拟考虑了历史和RCP8.5预测的冰盖融水。结果表明,对气候预测的修改非常重要,且当前IPCC气候模型存在偏差。 为了描述气候对南极融水的响应特征,本研究评估了IPCC气候变化评估中常用的四个关键领域:地面气温(SAT)、降水、海冰覆盖和南极洲周围深度400米的海洋温度。对于这些关键领域, 分别构建对比度量参数:全球平均SAT、北半球和南半球之间降水的差异、作为半球降雨量变化的指标(PRE)、总海冰在南半球的面积 (SHI)和南极海岸周围400米深处水体的温度( ACT)。研究证明,考虑冰盖融水的影响可以延缓全球大气变暖,使降雨向北移动,并增加海冰面积和陆地及水下 400米深度南极海洋温度。因此,应当在气候模型中考虑冰盖融水,以改善预测结果。 需要注意的是:(1)融水通量以空间均匀的方式施加在海洋表面的海岸周围,而不会分成液态融水和固体冰山。(2) 冰盖质量损失也不均匀;(3)本文只使用一种气候模型, 应通过评估多模型进行比对。 (李亚清 编译)