格陵兰岛退化的冰川:美国宇航局详细介绍了200多个沿海冰川的物理变化

格陵兰岛的生活

格陵兰岛出现在这张图片中,使用的是美国宇航局喷气推进实验室主办的ITS_LIVE项目的数据。北极岛海岸周围的颜色显示出冰川流入海洋的速度。来源:美国国家航空航天局/姓名/美国地质调查局

一项新的研究详细记录了该岛200多个沿海冰川的物理变化,在这项研究中,作者预测了对环境的影响。

一项关于格陵兰岛冰盖缩小的新研究显示,该岛的许多冰川不仅在退缩,而且还在经历其他物理变化。其中一些变化导致冰川下的淡水河流改道,在冰川与基岩交汇的地方。这些河流将营养物质带入海洋,所以这种重新配置有可能影响当地的生态以及依赖它的人类社区。

“格陵兰岛的沿海环境正在经历一场重大的转变,”研究中心的科学家亚历克斯·加德纳(Alex Gardner)说美国国家航空航天局他是这项研究的合著者之一。“我们已经看到,随着冰盖的消退,海洋和峡湾出现了新的部分,现在我们有了这些淡水流动变化的证据。因此,海冰的消失不仅会改变海平面,还会重塑格陵兰岛的海岸线,改变海岸生态。”

大约80%的格陵兰岛被冰盖覆盖,也被称为大陆冰川,厚度达2.1英里(3.4公里)。多项研究表明,由于大气和海洋温度的上升,融化的冰盖正在以加速的速度失去质量,而额外的融水正在流入海洋。

格陵兰冰川流速

这些可视化数据显示了格陵兰岛沿岸冰川的流动速度。白色代表流动最慢的区域;浅蓝色显示出稍快的区域,然后是蓝色的阴影,然后是绿色和红色。移动最快的区域是洋红色的。来源:美国国家航空航天局/姓名/美国地质调查局

这项研究发表于2020年10月27日地球物理研究杂志:《地球表面》提供了格陵兰岛225个海洋末端冰川的物理变化细节,这些冰川是从冰盖内部流入海洋的狭窄的手指状冰。论文中使用的数据是基于at项目的一部分喷气推进实验室称为任务间时间序列的陆冰速度和海拔,或ITS_LIVE该网站将1985年至2015年间由多颗卫星收集的全球冰川观测数据汇总成一个单一数据集,向科学家和公众开放。这些卫星都是地球资源卫星计划的一部分。自1972年以来,地球资源卫星计划共发射了7个航天器进入轨道,以研究地球表面。由美国国家航空航天局(NASA)和美国地质调查局(U.S. Geological Survey)管理的Landsat数据揭示了地球表面的自然和人为变化,并被土地管理者和决策者用于对地球环境和自然资源的变化做出决策。

前进和后退

当冰川流向大海时——尽管速度太慢,肉眼难以察觉——它们会被冰原内部的新雪补充,这些雪会被压实成冰。一些冰川延伸到海岸线之外,并可能断裂成冰山。由于大气和海洋温度的上升,冰川融化和补充,以及冰山崩解之间的平衡正在发生变化。随着时间的推移,冰川的锋面可能会自然前进或后退,但新的研究表明,自2000年以来,所调查的225条海洋冰川没有一条大幅前进,而200条退缩了。

尽管这与格陵兰岛的其他发现相一致,但这项新调查捕捉到了一个在之前的研究中没有明显发现的趋势:随着单个冰川的退缩,它们也在发生变化,可能会改变冰下淡水流动的路线。例如,冰川厚度的变化不仅是因为温暖的空气使冰面融化,也因为冰川的流动速度因冰锋的前进或后退而发生变化。

亚洲冰川流

人们肉眼无法察觉冰川的流动,但这个动画展示了亚洲冰川在1991年到2002年11年间的移动。动画是由来自陆地卫星5号和7号航天器的假彩色图像组成的。移动的冰是灰色和蓝色的;明亮的蓝色改变了冰雪覆盖。来源:美国国家航空航天局/姓名/美国/地球天文台

在新的研究中,这两种情况都被观察到了,都可能导致冰下压力分布的变化;科学家们可以根据研究中分析的厚度变化来推断这些压力的变化。这进而会改变冰下河流的路径,因为水总是选择阻力最小的路径,向压力最小的方向流动。

引用之前对格陵兰岛生态的研究,作者指出,冰盖下的淡水河流将营养物质(如氮、磷、铁和硅)输送到格陵兰岛周围的海湾、三角洲和峡湾。此外,冰下河流会在冰和基岩交汇的地方进入海洋,而这通常都在海洋表面以下。相对浮力较强的淡水上升,将营养丰富的深海海水带到了表面,浮游植物可以在那里消耗这些营养物质。研究表明,冰川融水河流直接影响浮游植物的生产力——这意味着它们产生的生物量的数量——这是海洋食物链的基础。再加上随着冰川的消退,新的峡湾和海洋的延伸,这些变化相当于当地环境的转变。

国家冰雪数据中心(National Snow and ice Data Center)副首席科学家、这项研究的主要作者特维拉·穆恩(Twila Moon)说:“格陵兰岛冰层流失的速度令人震惊。”“随着冰盖边缘对冰川快速流失做出反应,整个系统的特征和行为都在发生变化,这可能会影响生态系统和依赖生态系统的人们。”

新研究中描述的变化似乎取决于其环境的独特特征,比如冰川流过的土地的坡度,接触冰川的海水的性质,以及冰川与邻近冰川的相互作用。这表明,科学家不仅需要了解冰川本身的详细信息,还需要了解冰川独特的环境,以便预测它将如何应对持续的冰川流失。

Gardner说:“当我们试图预测这些系统在短期内以及二、三十年后将如何演化时,这使得冰川演化的建模更加复杂。”“这将比我们之前认为的更具挑战性,但我们现在对驱动各种反应的过程有了更好的理解,这将帮助我们制作更好的冰原模型。”

参考:《格陵兰冰盖海岸边缘的快速重构》,作者:Twila A. Moon, Alex S. Gardner, Bea Csatho, Ivan Parmuzin和Mark A. Fahnestock, 2020年10月27日,地球物理研究杂志
jf005585 DOI: 10.1029/2020

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