改写气候历史的南极思韦茨冰川

改写气候历史的南极思韦茨冰川 自 20 世纪 40 年代以来,由于气候变化和厄尔尼诺现象的影响,南极洲的斯维斯冰川(Thwaites Glacier)冰层大量流失,导致全球海平面上升了 4%。研究人员强调,海洋和大气环流变化等外部因素导致了冰川的不断后退,这凸显了了解这些动态变化对于预测未来海平面上升的重要性。资料来源:罗伯特-拉特自 20 世纪 70 年代以来,人们就观察到冰川加速流失,但直到现在,人们还不清楚这种显著的融化是从何时开始的。休斯顿大学的研究人员在《美国科学院院刊》(PNAS)上发表的一项新研究表明,冰川的大幅后退始于 20 世纪 40 年代。他们对斯维斯冰川的研究结果与之前研究松岛冰川退缩的结果不谋而合,后者发现冰川退缩也始于上世纪 40 年代。"我们的研究尤为重要的一点是,这种变化不是随机的,也不是某个冰川特有的,"通讯作者雷切尔-克拉克(Rachel Clark)说,"它是气候变化大背景下的一部分。你不能忽视冰川上发生的一切。"她去年从哈佛大学毕业,获得了地质学博士学位。她去年从哈佛大学毕业,获得了地质学博士学位。克拉克和研究报告的作者认为,冰川退缩很可能是由极端厄尔尼诺气候模式引发的,这种气候模式使南极西部变暖。作者说,从那时起,冰川就没有恢复过,目前导致全球海平面上升了4%。波士顿大学地质学副教授、斯维斯近海研究项目(THOR)美国首席研究员朱莉娅-韦尔纳(Julia Wellner)说:"重要的是,厄尔尼诺现象只持续了几年,但斯维斯和松岛这两座冰川仍在大幅后退。一旦系统失去平衡,退缩就会持续下去。"2019年,研究船Nathaniel B. Palmer驶过南极洲西部的Thwaites冰川。图片来源:詹姆斯-柯克姆(James Kirkham)他们的发现还清楚地表明,冰川接地带(即冰川与海床失去接触并开始漂浮的区域)的退缩是外部因素造成的。THOR项目的英国首席研究员、该研究的合著者克劳斯-迪特尔-希伦布兰德(Claus-Dieter Hillenbrand)说:"Thwaites冰川和松岛冰川有着共同的变薄和后退历史,这一发现证实了这样一种观点,即南极西部冰盖阿蒙森海区的冰流失主要受外部因素控制,涉及海洋和大气环流的变化,而不是冰川内部动力学或局部变化,如冰川床的融化或冰川表面的积雪。"英国南极调查局的海洋地质学家、该研究的合著者詹姆斯-史密斯补充说:"我们的研究结果的一个重要影响是,一旦冰原开始后退,它可能会持续几十年,即使开始后退的情况没有变得更糟。我们今天在斯维茨冰川和松岛冰川上看到的变化甚至可能是整个阿蒙森海海湾的变化有可能在 20 世纪 40 年代就已经开始了。"沉积物岩心的年代测定在研究中发挥关键作用克拉克和研究小组使用了三种主要方法得出结论。其中一种方法是采集海洋沉积物岩芯,这种方法比以往任何时候都更接近斯韦思冰川。2019 年初,他们搭乘纳撒尼尔-B-帕尔默号破冰船和研究船前往斯韦伊斯附近的阿蒙森海时取回了岩芯。随后,研究人员利用这些岩芯重建了冰川从全新世早期至今的历史。全新世是目前的地质年代,始于上一个冰河时期之后,距今约 11700 年。CT 扫描用于拍摄沉积物的 X 射线,以收集其历史细节。然后,利用地质年代学(或地球材料年代测定科学)得出结论:大量冰雪融化始于上世纪 40 年代。克拉克使用 210Pb(铅-210)作为地质年代学中最重要的同位素,这种同位素天然埋藏在沉积岩芯中,具有放射性。这一过程与放射性碳测年类似,后者可以测量有机物的年龄,最早可追溯到 6 万年前。"但是铅-210 的半衰期很短,大约只有 20 年,而像放射性碳这样的同位素的半衰期大约为 5000 年,"克拉克说。"这种短半衰期使我们能够为过去一个世纪建立一个详细的时间表。"这种方法非常重要,因为虽然卫星数据可以帮助科学家了解冰川退缩,但这些观测数据最远只能追溯到几十年前,时间太短,无法确定思韦特斯是如何应对海洋和大气变化的。科学家需要卫星记录之前的资料来了解冰川的长期历史,这也是使用沉积岩芯的原因。研究为未来建模提供信息,减少海平面上升的不确定性南极研究人员表示,斯维斯冰川在调节南极西部冰盖稳定性,进而调节全球海平面上升方面发挥着至关重要的作用。韦尔纳说:"该冰川的重要性不仅在于它对海平面上升的贡献,还在于它就像瓶子里的软木塞,挡住了后面更广阔区域的冰层。如果斯韦思冰川不稳定,那么南极洲西部的所有冰川都有可能变得不稳定。"如果斯韦伊斯冰川完全坍塌,预计全球海平面将上升65厘米(25英寸)。希伦布兰德说:"我们的研究有助于更好地了解哪些因素对南极洲西部冰原流入阿蒙森海的冰川变薄和后退最为关键。因此,我们的研究结果将改进那些试图预测未来南极冰盖融化的规模和速度及其对海平面影响的数值模型。"编译自/scitechdaily ... PC版: 手机版:

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“末日冰川”的自鸣钟:卫星遥感图像揭示南极洲思韦茨冰川下的剧烈融化

“末日冰川”的自鸣钟:卫星遥感图像揭示南极洲思韦茨冰川下的剧烈融化 由加州大学欧文分校冰川学家领导的研究小组利用卫星雷达数据重建了南极洲西部Thwaites冰川下几公里处接地带涌动的暖海水的影响。这项研究是发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的一篇论文的主题,它将帮助气候建模人员更精确地预测全球海洋末端冰川融化导致的海平面上升。图片来源:NASA/James Yungel这个绰号反映了该冰川的巨大规模及其显著的融化速度,科学家们认为,如果冰川坍塌或完全融化,会大大加剧海平面的上升。加州大学欧文分校领导的研究小组表示,海水与冰川之间的广泛接触这一过程在整个南极洲和格陵兰岛都得到了复制导致了"剧烈的融化",可能需要重新评估全球海平面上升的预测。他们的研究发表在5月20日的《美国国家科学院院刊》上、数据和观察结果冰川学家依靠的是芬兰的 ICEYE 商业卫星任务在 2023 年 3 月至 6 月期间收集的数据。ICEYE 卫星组成了一个"星座",在环绕地球的极地轨道上,利用 InSAR(干涉仪合成孔径雷达)持续监测地球表面的变化。航天器在一个确定的小区域内多次飞行,可获得平滑的数据结果。在这项研究中,它显示了思韦茨冰川的上升、下降和弯曲。"这些 ICEYE 数据提供了一系列与潮汐周期密切相关的长期日常观测数据,"领衔作者、加州大学欧文分校地球系统科学教授 Eric Rignot 说。"过去,我们只有一些零星的数据,仅凭这些观测数据很难弄清发生了什么。当我们有了连续的时间序列,并将其与潮汐周期进行比较时,我们看到海水在涨潮时涌入,然后退去,有时会进入冰川下面更深的地方并被困住。多亏了 ICEYE,我们开始第一次目睹这种潮汐动态。"由 ICEYE 合成孔径雷达 (SAR) 星座根据 2023 年 5 月 11、12 和 13 日获取的图像记录的南极洲西部思韦茨冰川潮汐运动三维视图截图。等高线水平为间隔 50 米的冰床地形等高线。每个干涉条纹颜色周期的相位变化为 360 度,相当于冰面视距位移 1.65 厘米。干涉图叠加在 2023 年 2 月获取的大地遥感卫星 9 号图像上。在这项研究中,我们发现潮汐挠曲的极限在潮汐周期中以千米为单位变化,这表明加压海水能够侵入接地冰下数千米,并与冰川底部进行剧烈的热交换。在屏幕的右侧,一个单独的牛眼图案显示海水入侵在保护脊外又传播了 6 公里,表明在南极洲的这一关键区域,冰川仍在以每年一公里的速度后退。图片来源:Eric Rignot / 加州大学欧文分校先进的卫星观测共同作者、ICEYE 分析总监迈克尔-沃勒斯海姆(Michael Wollersheim)说:"到目前为止,我们还无法对自然界中一些最具活力的过程进行足够详细或高频率的观测,以了解这些过程并为其建模。从太空观测这些过程,并利用雷达卫星图像提供厘米级精度的InSAR日频测量,标志着一个重大飞跃。"里格诺特说,这个项目帮助他和他的同事们更好地理解了海水在思韦茨冰川底部的行为。他说,从冰原底部涌入的海水,加上地热通量和摩擦产生的淡水,不断积聚,"必须流向某个地方"。水通过天然管道分布或汇集到空洞中,产生足够的压力使冰原升高。"有些地方的水几乎达到了上覆冰的压力,所以只需要再多一点压力就能把冰推上去。"水受到的挤压足以顶起半英里多的冰柱"。这可不是普通的海水。几十年来,里格诺特和他的同事们一直在收集气候变化对洋流影响的证据,洋流将较暖的海水推向南极洲和其他极地冰区的海岸。极圈深层海水含盐量高,冰点较低。淡水的冰点为零摄氏度,而咸水的冰点为零下两度,这一微小的差异足以导致研究中发现的基底冰的"剧烈融化"。对海平面上升的影响和未来研究论文合著者、加拿大安大略省滑铁卢大学环境学院教授克里斯蒂娜-道(Christine Dow)说:"斯韦思是南极最不稳定的地方,相当于海平面上升了 60 厘米。令人担忧的是,我们低估了冰川的变化速度,这将给世界各地的沿海社区带来毁灭性的影响。"里格诺特说,他希望并期待这个项目的成果能够推动对南极冰川下条件的进一步研究、涉及自主机器人的展览以及更多的卫星观测。他说:"科学界对前往这些偏远的极地地区收集数据和建立我们对正在发生的事情的理解充满热情,但资金却滞后。我们在 2024 年的实际美元预算与 20 世纪 90 年代相同。我们需要壮大冰川学家和物理海洋学家群体,以尽早解决这些观测问题,但现在我们还在穿着网球鞋攀登珠穆朗玛峰。"结论和对建模的影响同时也是美国宇航局喷气推进实验室(JPL)高级项目科学家的里格诺特说,从近期来看,这项研究将为冰盖建模界带来持久的好处。他说:"如果我们将这种海洋与冰的相互作用纳入冰盖模型,我希望我们能够更好地再现过去四分之一世纪发生的事情,这将提高我们预测的可信度。如果我们能加入我们在论文中概述的这一过程(目前大多数模型都不包含这一过程),那么模型重建应该能更好地匹配观测结果。如果我们能做到这一点,那将是一个巨大的胜利。"道补充说:"目前,我们还没有足够的信息来确定海水入侵不可逆转的时间。通过改进模型并将研究重点放在这些关键的冰川上,我们将努力把这些数字至少精确到几十年而不是几百年。这项工作将帮助人们适应不断变化的海平面,同时关注减少碳排放,以防止最坏的情况发生。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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南极主要冰川出现不可逆转的退缩

南极主要冰川出现不可逆转的退缩 显示南极洲冰流入海洋并形成冰架的图片。(注:这张图片不是松岛冰川本身,但它代表了松岛冰川的表现)。图片来源:希尔玛-古德蒙德松教授虽然使用数值模型模拟来研究冰川和冰盖的行为已有一段时间,但诺森比亚大学和班戈大学的研究人员首次将这些模拟与现实世界的卫星观测结合起来,以确定过去是否已经越过了临界点。他们现在已经能够确认,松岛冰川在 20 世纪 40 年代至 70 年代的某个时期经历了一次快速、不稳定的后退,导致冰层在数十年间不可逆转地流失。松岛冰川和它的邻居斯维斯冰川被称为南极西部冰原的"腹部"。松岛冰川是南极洲西部冰川中流速最快的冰川之一,近几十年来对全球平均海平面上升所起的作用超过了其他任何南极冰川。在 20 世纪 40 年代至 70 年代期间,冰川从海床山脊上脱离,其位置比现在提前了 40 公里。冰川迅速后退,直到 20 世纪 80 年代末暂时稳定在海床的浅滩上。研究人员认为,一段时期的海洋温度升高足以导致冰川下的融化,迫使冰川从其在山脊上的长期位置后退。虽然他们的研究表明,这种加速质量损失的阶段现在可能已经停止,但事实上到 20 世纪 70 年代初,冰川已经后退到在寒冷条件下无法恢复其原有质量和位置的地步。这证实了冰川在这一时期的后退是不可逆转的,这意味着它已经过了一个临界点。研究人员还在另一项研究中运用他们的数字模型预测了冰川未来的行为,结果发现,除非全球变暖控制在一定范围内,否则冰川将再次进入快速后退期。布拉德-里德(Brad Reed)博士是诺桑比亚大学冰川-海洋建模研究员,在班戈大学攻读博士学位期间开始了这项研究。他说:"对未来的影响是显而易见的。过去发生过的事情可能会再次发生。我们有能力模拟冰川越过临界点时过去的变化,这让我们对未来的预测更有信心。但令人担忧的是,我们的模型预测,除非我们能够阻止全球变暖,否则未来这一地区的冰川质量将进一步不可逆转地快速流失。"他补充说:"虽然我们模拟的后退阶段可能已经结束,但我们不能排除在不久的将来这部分冰原会出现类似的不可逆转的质量损失,我们不应该冒与这类后退和质量损失相关的后果的风险。"海洋与冰层相互作用的作用班戈大学海洋科学学院海洋学教授马蒂亚斯-格林(Mattias Green)说:"这项调查凸显了海洋与南极洲冰川之间的重要相互作用。历史上冰川退缩的导火索可能是温暖的海水进入松岛冰川区域,即使条件恢复到寒冷状态,冰川退缩仍在继续。在气候变暖的情况下,松岛冰川及其邻近地区的未来状况令人担忧。同时结论还强调,调查南极冰盖过去的行为可以让我们了解它将来会如何反应,这也让我们对预测这些反应的能力充满信心。"诺桑比亚大学拥有世界上最大的冰川学家研究小组之一,研究冰原与海洋之间的相互作用。冰川学教授、诺森比亚大学"地球上冰的未来"小组学术带头人希尔马-古德蒙德松(Hilmar Gudmundsson)是这项研究的合著者之一。他警告说,由于阿蒙森海下基岩的地形,冰川在经过几十年的冰雪流失后,其退缩趋于稳定,这可能是一种运气。"这项研究的目的是了解这一地区近期变化的原因,以及我们可以预期的下一步。我们在这些模拟中看到的冰川不可逆的行为,在我们的未来预测中也能看到。这意味着,我们在考虑世界上这一地区的冰流失问题时,不应该考虑对全球变暖的渐进式有节制的反应,而应该考虑当冰层流失过多时,冰层会自行加速流失。""这一次的结果是,在几十年的时间里,松岛冰川成为南极冰盖海平面上升的最大贡献者。我们的模型表明,松岛冰川进一步达到临界点将导致更大的冰量损失。从这个意义上说,这次我们可能是幸运的"。编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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为避免海平面上升研究人员提议在南极冰川周围建造屏障

为避免海平面上升研究人员提议在南极冰川周围建造屏障 地球海平面在快速上升,对世界各地的沿海地区构成了严重威胁。为了减缓海平面上升,有研究人员提议利用地球工程方法在冰川周围建造屏障,或者深度钻探减缓滑落到海洋的速度。冰川地球工程的支持者认为应该从源头去遏制海平面上升,而不是花费数以万亿的美元在海滨城市周围建墙。研究人员的早期建议是使用塑料,但为了避免塑料污染而改用了帆布和剑麻等天然纤维。如此大规模的工程造价不菲,研究人员在 2023 年估计在南极冰川周围建造 80 公里长的屏障需要花费 880 亿美元。整个工程将需要庞大的破冰船队、大量的运输,巨大的供应链,需要大量人员去建造、维护和保护。它可能还有副作用如破坏洋流模式或危及野生动物。此外还需要几十年时间才能确定干预措施是否有效。美国国家冰雪数据中心冰川学家 Twila Moon 反对对此类的地球工程设想进行初步研究。 via Solidot

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冰层之下:威胁“末日冰川”的无声浪潮

冰层之下:威胁“末日冰川”的无声浪潮 新的观测结果表明,温暖的海水正在南极洲斯韦思冰川下流动,有可能在未来十年内加速灾难性的海平面上升。研究人员正在利用先进的卫星图像和建模技术研究这些变化,它们可能会对全球沿海地区造成严重后果。资料来源:美国国家航空航天局一个国际科学家小组利用卫星图像对其进行了观测,并警告说,这可能会在 10 到 20 年内加速海平面的灾难性上升。包括滑铁卢大学科学家在内的研究人员于 5 月 20 日在《美国国家科学院院刊》上发表了他们的发现。海水的侵入导致冰层不断脱离陆地,然后又沉降下来。由于斯维斯冰川宽约 75 英里(120 千米),深约 0.75 英里(1.2 千米),冰川一接触海水就会剧烈融化,这种效应可能会导致海平面毁灭性上升。冰川位于一个盆地中。迄今为止,海水只接触到它的边缘。不过,研究人员预测,冰川退缩到盆地深处可能只需要 10 到 20 年的时间,届时冰川融化的速度可能会更快。由 ICEYE 合成孔径雷达 (SAR) 星座根据 2023 年 5 月 11、12 和 13 日获取的图像记录的南极洲西部 Thwaites 冰川潮汐运动三维视图截屏。等高线水平为间隔 50 米的冰床地形等高线。每个干涉条纹颜色周期为 360 度相位变化,相当于冰面视距位移 1.65 厘米。干涉图叠加在 2023 年 2 月获取的大地遥感卫星 9 号图像上。在这项研究中,我们发现潮汐挠曲的极限在潮汐周期中以千米为单位变化,这表明加压海水能够侵入接地冰下数千米,并与冰川底部进行剧烈的热交换。在屏幕的右侧,一个单独的牛眼图案显示海水入侵在保护脊外又传播了 6 公里,表明在南极洲的这一关键区域,冰川仍在以每年一公里的速度后退。图片来源:Eric Rignot / 加州大学欧文分校对快速变化的担忧滑铁卢大学环境学院教授克里斯蒂娜-道(Christine Dow)博士是这项研究的合著者之一,她说:"斯怀伊斯是南极最不稳定的地方,其海平面相当于上升了60厘米。令人担忧的是,我们低估了冰川的变化速度,这对世界各地的沿海社区来说将是毁灭性的。"世界已经感受到了海平面上升几厘米带来的社会和经济后果。然而,研究人员指出,海平面再上升半米或更多,将严重影响许多低洼地区的人口,如温哥华、佛罗里达、孟加拉国以及图瓦卢和马绍尔群岛等太平洋低洼岛屿。研究方面的技术进步为了探测海水入侵并评估其影响,研究人员利用了 ICEYE DInSAR 卫星数据和冰川下水模型。道和她在滑铁卢的团队目前正在努力创建新的模型,考虑海水流入盆地和冰川下水流出并与海水混合的影响,以准确预测冰川融化的速度。研究与适应挑战道说:"目前,我们还没有足够的信息来说明海水入侵还有多少时间才会不可逆转。通过改进模型并把研究重点放在这些关键冰川上,我们将努力至少把海平面上升的估计时间控制在几十年而不是几百年。这项工作将帮助人们适应不断变化的海平面,同时关注减少碳排放,以防止最坏的情况发生。"本文第一作者、加州大学欧文分校(UC Irvine)地球系统科学教授埃里克-里格诺特(Eric Rignot)博士希望这些研究成果能为研究南极洲冰川下发生的变化提供更多支持。里格诺特也供职于于加州理工学院喷气推进实验室,他说:"科学界对前往这些偏远的极地地区收集数据和建立我们对正在发生的事情的理解充满热情,但资金却很滞后。我们 2024 年的实际预算与 20 世纪 90 年代相同。我们需要壮大冰川学家和物理海洋学家群体,以尽早解决这些观测问题,但现在我们正试图穿着网球鞋攀登珠穆朗玛峰。"编译来源:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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被遗忘的1937年航拍照片揭示南极异常现象 挑战了现代的气候叙述

被遗忘的1937年航拍照片揭示南极异常现象 挑战了现代的气候叙述 哥本哈根大学的研究人员利用1937年的航拍照片分析了南极洲东部冰层的稳定性和增长情况,结果显示,尽管有一些减弱的迹象,但近一个世纪以来,冰层基本保持稳定,这增强了对海平面上升的预测。图片来源:挪威特罗姆瑟极地研究所研究人员利用数百张可追溯到 1937 年的老航拍照片,结合现代计算机技术,追踪了南极洲东部冰川的演变过程。这一地区的海岸线长约 2000 公里,所含冰量相当于整个格陵兰冰原。通过对比历史航拍照片和现代卫星数据,研究人员确定了冰川的移动和大小变化,发现在过去的 85 年里,冰川不仅保持稳定,而且还略有增长,部分原因是降雪量增加。该研究的第一作者、博士生马德斯-多姆加德(Mads Dømgaard)说:"我们经常听到气候变化和新的冰川融化记录,因此,观察到一个地区的冰川近一个世纪以来一直保持稳定,这让人耳目一新。"捕鲸船"Firern"号,船上载有"Stinson Reliant"号飞机,位于南极洲东部拉斯克里斯滕森陆地的Klarius Mikkelsen Fjell附近。资料来源:挪威极地研究所尽管冰川总体上比较稳定,但这项研究也揭示了冰川周围海冰变化的最初迹象,表明这些稳定的南极东部冰川未来可能会缩小。"我们的研究结果还表明,海冰状况正在减弱,使得冰川的浮冰舌更加脆弱,无法像 1937 年早期的航空图像中看到的那样变大。"多姆加德说:"我们从南极洲的其他地区了解到,海洋发挥着极其重要的作用,推动着我们在南极洲西部等地看到的大规模和不断增加的融化。"一架 Stinson Reliant poton 飞机(呼号 LN-BAR)用于空中摄影。这架飞机的航程约为 1200 公里,飞机地板上安装了一台蔡司自动照相机。资料来源:挪威极地研究所研究中使用的大部分图片都是在 1937 年由挪威捕鲸船主拉尔斯-克里斯滕森组织和支付费用的一次探险中拍摄的。这次考察的目的是绘制第一批南极洲东部地区的地图,但由于德国入侵挪威,这些地图从未出版。从那时起,这些图像就一直保存在特罗姆瑟的挪威极地研究所,并被人们遗忘。当哥本哈根大学的研究人员读到关于这次探险的报道时,他们意识到珍贵的图像很可能就藏在挪威的一个档案馆里。他们前往特罗姆瑟,查看了探险期间拍摄的全部 2200 张图片。他们用澳大利亚在 1950 年至 1974 年期间勘测到的相同冰川的图像补充了挪威的航空图像。"通过将历史航拍照片与现代卫星数据进行比较,我们获得了有关冰川的重要知识,如果没有这些知识,我们是不可能获得这些知识的。"哥本哈根大学助理教授安德斯-比约克(Anders Bjørk)说:"在这些老照片拍摄近 100 年后,还能用来生成新的研究成果,这真是太棒了。"1937 年位于吕措-霍尔姆湾的霍诺布里加冰川与 2023 年的现代大地遥感卫星图像对比。1937年图像中看到的9公里长的浮冰舌在20世纪50年代末消失,由于海冰的减弱,浮冰舌没有再长出来。图片来源:Mads Dømgaard / 挪威极地研究所由于南极冰盖有可能导致海平面急剧大幅上升,因此越来越受到研究人员的关注。与格陵兰岛不同,人们对南极洲冰川知之甚少,直到 20 世纪 90 年代才有了第一批良好的卫星观测数据。多姆加德解释说:"对冰川的早期观测非常有价值,因为它们能让我们独特地了解冰川是如何在不同的气候中演变的,以及目前冰川的变化是否超出了冰川正常的前进和后退周期。"拉尔斯-克里斯滕森(Lars Christensen)的妻子英格丽德-克里斯滕森(Ingrid Christensen)曾多次参加南极洲探险活动,被认为是第一位踏足南极洲的女性。图为1937年她乘坐斯坦森(Stinson)飞机准备将挪威国旗抛向南极洲东部陆地。资料来源:挪威极地研究所研究人员表示,可靠的长期数据对于准确预测未来冰川演变和海平面上升至关重要,这项研究为南极洲东部的广大地区提供了新的见解。比约克总结说:"冰川的长时间序列提高了我们对未来冰川变化做出更精确模型的能力,因为模型是根据历史观测数据训练出来的。"哥本哈根大学、挪威极地研究所(Norwegian Polar Institute)、挪威北极大学(Arctic University of Norway)和法国环境地球科学研究所(Institute of Environmental Geosciences in France)的研究人员通力合作,最近在《自然通讯》(Nature Communications)上发表了这一研究成果。1936/1937 年探险路线和研究人员调查区域概览图。图片来源:马德斯-多姆加德关于研究的更多信息在 1937 年从水上飞机拍摄的 2200 张图像中,有 130 张被选中用于分析。研究人员将历史照片与现代卫星数据相结合,创建了冰川的三维重建图。挪威的航空图像得到了澳大利亚在1950年至1974年期间对相同冰川进行勘测所获得的165幅航空图像的补充。这样,研究人员就可以研究冰川在不同时期的演变情况,并计算出选定冰川的历史冰流速度。与现代数据相比,冰流速度没有变化。虽然一些冰川在 10-20 年的较短中间时期内变薄,但它们在长期内保持稳定或略有增长,这表明冰川系统处于平衡状态。编译自:ScitechDaily ... PC版: 手机版:

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微小裂缝,全球影响:MIT研究人员揭示微观冰层缺陷如何塑造冰川

微小裂缝,全球影响:MIT研究人员揭示微观冰层缺陷如何塑造冰川 一条冰川流入格陵兰岛西南海岸的峡湾。麻省理工学院的一项新研究介绍了一种基于微观冰缺陷绘制冰川流动图的模型,通过详细描述冰川对压力敏感性的区域变化,提供了冰川动力学的细微视角,并改进了海平面上升的预测。资料来源:Meghana Ranganathan冰川流动与海平面上升随着冰川和冰盖的融化和入海,全球水位正以前所未有的速度上升。科学家需要更好地了解冰川融化的速度以及影响冰川流动的因素,以便预测未来海平面上升的情况并做好准备。现在,麻省理工学院科学家的一项研究根据冰的微观变形,为冰川流动提供了新的图景。研究结果表明,冰川的流动在很大程度上取决于微观缺陷如何在冰层中移动。研究人员发现,他们可以根据冰川是否容易出现某种微观缺陷来估计冰川的流动情况。他们利用这种微观和宏观变形之间的关系,建立了冰川流动的新模型。利用这个新模型,他们绘制了南极冰原上各个地点的冰流图。穿过南极洲罗斯冰架附近山谷的冰流。图片来源:Meghana Ranganathan挑战冰流的传统观点他们发现,与传统观点相反,冰原并不是一个整体,相反,它在应对气候变暖压力时的流动地点和方式更加多样。研究人员在论文中写道,这项研究"极大地改变了海洋冰原可能变得不稳定并导致海平面快速上升的气候条件"。Meghana Ranganathan 博士说:"这项研究真正展示了微观过程对宏观行为的影响。这些机制发生在水分子的尺度上,最终会影响南极西部冰盖的稳定性"。她是麻省理工学院地球、大气和行星科学系(EAPS)的研究生,现在是佐治亚理工学院的博士后。共同作者、EAPS 副教授 Brent Minchew 补充说:"广义上讲,冰川正在加速,围绕这一点有很多变数。这是第一项从实验室到冰原的研究,开始评估自然环境中冰的稳定性。这最终将有助于我们了解灾难性海平面上升的概率。"Ranganathan 和 Minchew 的研究最近发表在《美国国家科学院院刊》上。冰川运动与海平面影响冰川流动是指冰从冰川的顶峰或冰原的中心向下移动到边缘,然后冰在边缘断裂并融化到海洋中的过程这个过程通常很缓慢,但随着时间的推移,会导致世界平均海平面上升。近年来,在全球变暖以及冰川和冰原加速融化的推动下,海洋以前所未有的速度上升。众所周知,极地冰川的消失是导致海平面上升的主要原因,但这也是预测时最大的不确定因素。"部分原因是规模问题,"Ranganathan 解释说。"很多导致冰流动的基本机制都发生在我们无法看到的非常小的尺度上。我们想准确地确定这些支配冰流的微物理过程是什么,而海平面变化模型中还没有体现出这些微物理过程。"明尼苏达大学的地质学家在 2000 年代初进行了实验,研究了小块冰在受到物理压力和压缩时如何变形。他们的研究揭示了冰流动的两种微观机制:一种是"位错蠕变",即分子大小的裂缝在冰中移动;另一种是"晶界滑动",即单个冰晶相互滑动,导致它们之间的边界在冰中移动。地质学家发现,冰对应力的敏感性,或者说冰流动的可能性,取决于两种机制中哪一种占主导地位。具体来说,当微观缺陷是通过位错蠕变而不是晶界滑动产生时,冰对应力更敏感。兰加纳坦和明切意识到,这些微观层面的发现可以重新定义冰川尺度更大的冰流方式。他们解释说:"目前的海平面上升模型假定冰对压力的敏感性只有一个值,并且在整个冰原上保持这个值不变。"这些实验表明,实际上,由于这些机制中的哪一种在起作用,冰的敏感性存在着相当大的变异性"。预测冰川流动的新模型在新的研究中,麻省理工学院的研究小组从之前的实验中汲取灵感,建立了一个模型来估算冰区对应力的敏感度,这直接关系到冰流动的可能性。该模型吸收了环境温度、冰晶平均大小和该区域冰的估计质量等信息,并计算出冰通过位错蠕变和晶界滑动发生变形的程度。根据这两种机制中哪一种占主导地位,模型就能估算出该区域对应力的敏感性。科学家们将从南极冰原上不同地点观测到的实际数据输入到模型中,其他科学家之前在这些地点记录了当地的冰层高度、冰晶大小和环境温度等数据。根据模型的估计,研究小组绘制了南极冰原上冰对压力的敏感性地图。当他们将该地图与卫星和实地对冰原的长期测量结果进行比较时,发现两者非常吻合,这表明该模型可用于准确预测冰川和冰原在未来的流动情况。"随着气候变化使冰川开始变薄,这可能会影响冰对压力的敏感性,"Ranganathan 说。"我们预计南极洲的不稳定性可能会非常不同,我们现在可以利用这个模型捕捉这些差异。"编译自/scitechdaily ... PC版: 手机版:

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