冰川河流揭示了格陵兰冰原和全球海平面上升的真相

格陵兰冰盖边缘

在格陵兰冰原的边缘,冰川不断融化,水通过一个复杂的湖泊和溪流系统奔流到各处,这些湖泊和溪流分支出来,就像超冷的、明亮的绿松石水的滑射。其中一些水最终通过渠道和裂缝直接流入周围的陆地和海洋。其中一些会轰鸣般地进入冰上的天坑状结构,这种结构叫做冰臼。这些洞每天24小时轰鸣,从地表吞噬水并将其输送到冰底部的基岩中。图片由劳伦斯·c·史密斯博士提供。

根据2016年探险队的数据,由美国国家航空航天局正在更多地揭示格陵兰冰原下的复杂过程,这些过程控制着冰川向海洋滑动的速度,并导致海平面上升。

在冰盖表面,被称为“冰臼”的无底天坑可以将融化的水输送到冰层底部。当这些水到达冰盖下面的床时,它可以使冰稍微分离,流动得更快。

冰川滑动速度越快,最终会导致冰盖融化的速度比预期的要快一些,也会增加崩解到海洋中的冰的数量。格陵兰岛的面积和墨西哥差不多大,融化的冰是导致全球海平面上升的最大因素。

在2021年4月5日发表的一项新研究中《地球物理研究快报作者得出的结论是,影响格陵兰西南部冰川滑动速度的一个重要因素是,融水与基岩相遇处,冰底部空洞内的水压变化有多快。

“即使冰洞很小,只要压力上升得非常快,它们就会让冰滑得更快,”罗得岛州普罗维登斯的布朗大学(Brown University)环境研究及地球、环境和行星科学教授劳伦斯·c·史密斯(Laurence C. Smith)博士说。

这是第一次直接通过实地研究观察到格陵兰冰原下水量的变化是如何驱动冰川流速的。

这一发现与长期以来的观点相矛盾,该观点认为冰川的滑动速度和水储存在一个被称为稳态基底滑动定律的冰川下。稳态基底滑动定律帮助科学家根据冰层下的水总量预测冰盖滑动的速度。


在美国宇航局资助的实地研究后五年再次在格陵兰冰板熔体区再次举办营地,这项新研究增加了这项创新项目的丰富调查结果。我们回顾这个大胆的事业,它的精选直升机,浮动漂流者陷入冰中的洞,在无尽的日光下运行Sonic Boogie板的夜间换档。科学家Larry Smith当时与UCLA和现在有了布朗大学,让我们回到冰上的挑战和使用艰难的数据制作的重要调查结果。信用:美国宇航局的戈达德太空飞行中心/科学可视化工作室;额外的野外镜头礼貌UCLA

劳伦安德鲁斯博士,马里兰州Greenbelt的冰川学家山雀山,他喜欢解释表面熔体,基础冰和基岩之间的相互作用,因为由于水渗透,轮胎在潮湿的道路上非常迅速地滑动。

安德鲁斯说:“如果进入冰下系统的水受到了快速干扰,就会淹没整个系统,这样就会在界面上形成一层水,而这一层不再包含在沟渠或空腔中。”

她解释说,并不是水的实际体积决定了冰的速度,而是基岩冰界面形成冰的速度。对于水的缓慢增加,冰下系统有时间进化以容纳相同数量的水。

直到最近,由于缺乏直接来自地面的数据,科学家们还很难探测格陵兰岛冰川加速的相互作用。阻碍科学家充分了解冰川滑动动力学的一个最棘手的问题是,需要将冰川融水流动的测量与冰面表面运动的观察相结合。

研究小组在格陵兰康克鲁斯瓦格附近的拉塞尔冰川扎营,并对一条冰河进行研究。这条冰河是以已故美国国家航空航天局研究员阿尔贝托·贝哈尔的名字命名的。通过比较运动的GPS测量冰表面的冰川融水卸货到垂直轴,称为冰川锅穴,以及冰川融水退出,团队确定的变化水储存在冰和小加速度在冰表面。过去对高山小冰川的研究指导了这项研究的设计。

史密斯说:“冰川顶部的融化和融水流出冰盖之间并没有直接的一对一的关系,因为融水是通过天知道下面的什么东西流过的。”

新发现对于即将到来的NISAR卫星使命,即NASA和印度空间研究组织(ISRO)之间的联合地球观测特派团(ISRO)是有价值的,这将衡量冰面速度的变化,为整个格陵兰造成了前所未有的分辨率南极冰床,索尔斯滕·马库斯,NASA的克拉斯滕科学计划经理。预计未早推出20222,尼萨还可以进一步研究冰面速度,更大的鳞片。

最终,将卫星观测与从地面获取的数据组合可以帮助科学家,因为他们考虑调整其模型以更准确地代表冰盖底部的水文。

将新数据整合到模型中是一个渐进的过程,但史密斯希望,新的发现可以改善气候模型在面对气候变化的情况下,如何预测格陵兰岛冰层未来海平面上升的速度。

“我们用来预测未来的唯一工具就是模型,”史密斯说。“我们有遥感,我们有实地活动,所以如果我们可以使用这两种方法来提高我们的建模能力,我们将能够更好地适应和减缓海平面上升和气候变化。”

参考:L. C. Smith, L. C. Andrews, L. H Pitcher, B. T. Overstreet, Å。K. Rennermalm, M. G. Cooper, S. W. Cooley, J. C. Ryan, C. Miège, C. Kershner和C. E. Simpson, 2021年4月5日,《地球物理研究快报
gl091418 DOI: 10.1029/2020

该实地工作是NASA在过去二十年中支持的众多项目之一,以解释卫星观察,并使用当地的现场数据研究格陵兰冰盖。

1评论关于“冰川河流揭示了格陵兰冰原和全球海平面上升的真相”

  1. “……被称为冰臼的无底天坑可以把融水输送到冰的底部。”

    对于政治家来说,如果某物终止于冰的底部,那它就不可能是真正的“无底”!对于一篇《科学》杂志的文章来说,这是一个相当粗心的描述。这更像是我所期望的一个狂欢节上的叫卖者,试图说服乡巴佬掏腰包去看用不明确的最高级描述的东西。

    我试图找到证据证明冰臼的测量深度。然而,我想到的最好的说法是没有引用的几百米到1/2英里(~800米)。可以想象,如果水的温度足以融化下面的冰,那么可能达到这样的深度。然而,在深度超过50米的地方,冰的传播和寿命受到了限制,因为冰转变为塑性流动,并倾向于密封横向张力裂缝。

    因此,虽然我承认在合适的条件下,地表融水可能会在较薄的边缘到达基岩,但我不认为有足够的证据证明这是普遍情况。

    此外,当我在军队里的时候,我监督了图图营(位于图勒空军基地和世纪营之间)的冰洞关闭情况。令人不安的是,有大量的水在隧道上方流动(我们能听到!),但隧道本身是干燥的。隧道并没有建在基岩上,所以有可能水在不同的高度流动。尽管如此,隧道是在冰盖的尽头,只有几百英尺厚。

    https://en.wikipedia.org/wiki/Moulin_(地貌)

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