《研究揭示快速移动的冰川导致海平面上升》

  • 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:2022-11-09
  • 牛津大学地球科学系、数学研究所和哥伦比亚大学合作开展的一项新研究发现,基于全球气温升高对冰盖影响而建立的海平面上升模型可能是错误的。这一认识将对格陵兰岛和南极冰原地区对全球海平面上升的未来预测产生重大影响。论文近日发表在国际著名学术期刊《自然通讯》(Nature Communications)之上。
    气候与地表过程研究方向副教授Laura Stevens通过全球定位系统(GPS)展开对Helheim冰川(格陵兰海平面以上最大的独立冰川)流速的观测,完成了在自然实验条件下的冰川对湖面排水响应的高时间分辨率观测。包括Helheim冰川在内的格陵兰岛潮汐冰川,通过裂冰作用导致了海平面的上升,在裂冰事件中,大块的冰从冰川中分离,以冰山的形式落入沿海的峡湾。这些冰山在潮汐作用下进入海洋,导致海平面上升。冰川表面在温暖的夏季融化,融水会汇聚到几公里宽的表层湖泊中,这些湖泊水偶尔通过冰川排到冰川基础排水系统。对于内陆冰原地区,干涸的湖水减少了冰与地面之间的摩擦,冰川在短时间内滑动得更快。然而,对于最终汇入海洋的潮汐冰川,由于缺乏现场观测数据,对湖泊排水事件对冰川速度的影响的了解迄今仍很有限。
    这项新研究的结果表明,与内陆冰原地区湖泊排水期间观察到的快速下坡运动不同,Helheim冰川表现出了相对较小的运动“脉冲”,冰川在短时间内加速,然后在接下来的几天里比湖泊排水速度更慢。研究团队创建了一个冰川下排水系统的数值模型,他们发现,像Helheim这样的潮汐冰川在河床上有一个由通道和空洞组成的高效系统,可以让洪水迅速从冰川河床中疏散,而不会增加冰川的净移动总量。(刘思青 编译)

  • 原文来源:https://www.earth.ox.ac.uk/2022/10/study-reveals-new-insights-into-how-fast-moving-glaciers-may-contribute-to-sea-level-rise/?ref=image
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  • 《实验得出的滑动定律能更好预测冰川速度和海平面上升》

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    • 编译者:张灿影
    • 发布时间:2020-04-13
    • 基于模拟冰川流动所涉及的巨大力量的相关实验获得的实验数据,冰川学家们已经写出了一个方程,解释冰在快速移动冰原下可变形软地面上的运动。该项目负责人、爱荷华州立大学地质与大气科学教授尼尔·艾弗森说,这个方程式(或者说“滑动定律”)是一个工具,科学家们可以将滑动定律写入诸如南极西部冰盖等冰川下的泥、沙、卵石、岩石和巨石等可变形层上冰川运动的计算机模型中。使用新的滑动定律模型可以更好地预测冰川滑动的速度、冰川向海洋输送的冰量以及海平面上升。在估计未来海平面上升的过程中,南极西部冰盖的潜在崩塌是唯一最大的不确定性来源,这种不确定性部分是由于模拟的冰盖过程不完善造成的。 2009年,艾弗森开始在实验室的步入式冰箱内使用9英尺高的环形剪切装置进行实验。该装置的中心是一个直径约3英尺、厚度约8英寸的冰环。环下是一个液压机,它可以在冰上施加多达100吨的力,模拟800英尺厚的冰川的重量。环的上方是马达,可以每年1~10000英尺的速度旋转冰。冰层被一桶温度控制的循环液体所包围,这种液体使冰圈保持在融化的温度内,所以它在一层薄薄的水上滑动,就像所有快速流动的冰川一样。它已经工作了大约十年,提供了冰川如何在坚硬岩石和可变形沉积物上移动的数据。为了进行新的滑动定律实验,研究者用6个5加仑的桶装满真正的冰川沉积物,这些沉积物有正确的泥浆、沙子和更大的岩石颗粒混合物。然后会把沉积物舀到环剪装置里,这会在上面结一个冰圈,在上面冰冻一层冰晶的水。之后会在冰上施力,加热到融化,然后打开机器。艾弗森说,他们研究的是冰川底部阻力与冰川滑动速度之间的数学关系。这包括研究冰层压力与冰层孔隙水压之差的影响——一个叫做控制摩擦力的有效压力变量。他还认为这些数据表明了阻力、滑动速度和模拟冰川流动所需有效压力之间的关系。冰川是一种高粘性的流体,它在基底上滑动,在这种情况下是一种可变形的流体,而冰床上的摩擦力是一种阻力,使冰保持在原来的位置。在没有摩擦的情况下,冰的重量会导致冰加速。钻穿冰层的行为将改变冰川和冰床之间的界面,使测量数据的准确性降低。所以艾弗森使用实验设备来收集这些数据。基于实验冰川在软床上移动的滑动定律,应该会对冰川移动和海平面上升的预测产生影响。艾弗森认为使用新滑动关系的冰盖模型,将倾向于预测比目前大多数冰盖模型更高的向海洋的冰川流量和更高的海平面上升率。 相关论文链接:https://science.sciencemag.org/content/368/6486/76 (郭亚茹 编译,於维樱 审校)
  • 《大堡礁揭示了远古冰川的快速变化》

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    • 编译者:mall
    • 发布时间:2018-09-03
    • 在人们还不甚了解最后一次冰川高峰(2.7万到2万年前)之际,全球海平面数据表明显示,在冰川开始缓慢融化之前,冰盖已经稳定了大约1万年。研究人员对2.2万年前到1.9万年前的大堡礁样本进行了分析,为这一时期增加了新认知,也为气候和冰盖动力学模型提供了有价值的见解。研究人员称,现在将最后一次冰川高峰划分为两个截然不同的时期,即3万至2.15万年前的海平面相对稳定时期和2.1万至1.7万年前的海平面不稳定、波动剧烈、迅速的时期。2.1万年前观测到的海平面迅速下降尤其引人注目,因为它与目前对这一时期的理解相矛盾。2018年7月26日,研究人员在《Nature》杂志上发表论文称,目前的冰川动力学模型可能过于保守,认为冰川大小只能缓慢变化,而海平面的快速变化意味着水必须迅速融化或冻结。其称,了解冰盖的大小和位置非常重要,因为冰川改变海洋温度和盐度,影响海洋环境。而了解古代的海平面可以揭示地质结构,如大陆桥,这对迁移路线或物种分离很重要。2010年,研究小组花了两个月的时间历尽千辛万苦收集了珍贵的珊瑚礁化石样本,样本主要来自两个地点:澳大利亚昆士兰州的东海岸Mackay近海的水道和Cairns近海海道。大堡礁之所以被选为珊瑚核心样本点,是因为它能提供关于过去冰川冰盖行为的独特清晰画面,其位于赤道附近的热带,意味着它过去和现在都远离冰川冰盖的直接影响,因此海平面的变化反映了全球的变化。此外,澳大利亚板块的地震活动很小,所以地震不会改变礁石的位置。研究人员研究了珊瑚核心样本中珊瑚和海藻层的结构,结果表明,该样本位于特定的水平面上。结合时间和深度数据,证实了全球平均海平面达到该深度的时间。此外,珊瑚岩芯中有两处珊瑚礁的死亡事件非常明显。当冰盖增大时,全球海平面下降,珊瑚干涸、死亡,但深海中的珊瑚存活了下来。如果海水太深,阳光和营养物质就无法获得,珊瑚礁生态系统就会崩溃。这两个死亡事件与海平面的下降和随后的上升事件相吻合,表明这两起突发事件都发生在4000年以前,值得更深入的探讨。 (吕钊编译;张灿影审校) 信息来自中国科学院海洋所《海洋科学快报》2018年第28期