时速80英里的冰川断裂：来自南极洲的警钟

时速80英里的冰川断裂：来自南极洲的警钟 在这幅插图中，海水从地表深处流入南极洲正在打开的冰架裂缝。新的研究表明，这种裂缝的打开速度非常快，涌入的海水有助于控制冰架破裂的速度。资料来源：罗布-索托一个关键问题是，海洋变暖会如何导致冰川更快地断裂。华盛顿大学的研究人员展示了南极冰架上已知最快的大规模断裂。这项最近发表在《AGU Advances》上的研究显示，2012 年，松岛冰川上形成了一条 6.5 英里（10.5 公里）长的裂缝，这条裂缝大约在 5 分半钟内形成，松岛冰川是一个正在后退的冰架，它挡住了更大的南极西部冰盖。这意味着裂缝以每秒约115英尺（35米）的速度打开，即每小时约80英里。第一作者斯蒂芬妮-奥林格（Stephanie Olinger）说："据我们所知，这是迄今为止观测到的速度最快的裂缝打开事件，这表明，在某些情况下，冰架可能会破碎。这告诉我们今后需要注意这种行为，也告诉我们如何在大尺度冰盖模型中描述这些裂缝。"她在华盛顿大学和哈佛大学从事博士研究，现在是斯坦福大学的博士后研究员。对于典型的南极冰架来说，裂缝是指穿过大约 1000 英尺（300 米）浮冰的裂缝。这些裂缝是冰架断裂的前兆，在断裂过程中，大块的冰从冰川上断裂并落入大海。松岛冰川经常发生这种情况研究中观察到的冰山早已脱离大陆。2012 年 5 月 8 日（左）和 5 月 11 日（右）相隔三天拍摄的卫星图像显示，一条新的裂缝形成了一个"Y"形分支，从之前的裂缝向左延伸。三台地震仪器（黑色三角形）记录的振动被用来计算裂缝的传播速度，最高可达每小时 80 英里。图片来源：Olinger 等人/AGU Advances"冰架对南极冰盖的其他部分具有非常重要的稳定作用。如果冰架断裂，后面的冰川冰层就会真正加速，"奥林格说。"这种开裂过程实质上就是南极冰架如何形成大型冰山的过程"。在南极洲的其他地区，裂缝的形成往往需要数月或数年的时间。但在松岛冰川这样快速演变的地貌中，裂缝的出现会更快，研究人员认为，南极西部冰原已经越过了崩塌入海的临界点。卫星图像可提供持续观测。但轨道卫星每三天才经过地球上的每一个点。在这三天里发生了什么更难确定，尤其是在南极脆弱冰架的危险地形中。在新的研究中，研究人员综合运用了各种工具来了解裂缝的形成。他们使用了其他研究人员2012年放置在冰架上的仪器记录的地震数据，以及卫星的雷达观测数据。冰川冰在短时间内像固体，但在长时间内更像粘性液体。"裂谷的形成更像是玻璃破碎，还是像硅胶被拉开？这是一个问题，"奥林格说。"我们对这一事件的计算表明，它更像玻璃破碎。"如果冰是一种简单的脆性材料，它应该碎得更快。进一步的调查表明了海水的作用。裂缝中的海水使空间保持开放，抵御冰川向内的力量。由于海水具有粘度、表面张力和质量，它不可能瞬间填满空隙。相反，海水填充裂缝的速度有助于减缓裂缝的扩展。奥林格说："在改进大规模冰盖模型的性能和对未来海平面上升的预测之前，我们必须对影响冰架稳定性的许多不同过程有一个良好的、基于物理学的理解。"编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

冰芯研究揭示了8000年前南极洲的突然崩溃

冰芯研究揭示了8000年前南极洲的突然崩溃 冰芯中的证据显示，在一个地方，南极西部冰层在短短不到 200 年的时间里变薄了 450 米，超过了帝国大厦的高度。资料来源：剑桥大学/英国南极调查局这是在南极洲任何地方首次发现冰层快速流失的证据。科学家们担心，如今不断升高的气温可能会在未来破坏南极西部冰原部分地区的稳定，从而有可能越过临界点，引发失控崩塌。今天（2月8日）发表在《自然-地球科学》（Nature Geoscience）杂志上的这项新研究揭示了如果气温继续飙升，南极冰层融化的速度会有多快。新研究的资深作者、剑桥大学地球科学系埃里克-沃尔夫（Eric Wolff）教授说："我们现在有了直接证据，证明这片冰原在过去曾遭受过快速的冰层流失。这种情况并非只存在于我们的模型预测中，如果这片冰原的部分地区变得不稳定，这种情况可能会再次发生。"钻探帐篷内，工程师和科学家在钻探间隙将钻头内筒与外筒分开。图片来源：剑桥大学/英国南极调查局南极冰原从西到东包含的淡水足以使全球海平面上升约 57 米。南极西部冰原被认为特别脆弱，因为它的大部分位于海平面以下的基岩上。模型预测表明，南极西部冰原的大部分可能在未来几个世纪内消失，导致海平面上升。不过，冰层消失的确切时间和速度尚不确定。历史背景和现代意义训练冰盖模型以做出更好预测的方法之一，是向它们提供地球历史上变暖时期冰层流失的数据。在 2 万年前末次冰河时期的顶峰，南极冰层覆盖的面积比现在更大。随着地球的解冻和气温的缓慢上升，南极西部冰原收缩到现在的范围。研究报告的共同作者、英国南极调查局的伊泽贝尔-罗威尔博士说："我们想知道在末次冰河时期末期，南极西部冰原发生了什么，当时地球的气温正在上升，尽管上升速度比目前的人为变暖要慢。利用冰芯，我们可以回到那个时代，估算冰盖的厚度和范围。"钻井和生活帐篷。图片来源：埃里克-沃尔夫冰芯是由冰层组成的，这些冰层在降雪时形成，然后经过数千年的埋藏和压实成为冰晶。每个冰层中都有古代空气和污染物的气泡，这些气泡与每年的降雪混合在一起，为气候和冰层范围的变化提供了线索。研究人员于 2019 年钻取了 651 米长的冰芯。这个冰丘位于冰原的边缘，靠近接地冰流入漂浮的龙恩冰架的位置。将冰芯在零下20摄氏度运回剑桥后，研究人员对其进行了分析，以重建冰层厚度。首先，他们测量了稳定水同位素，这表明了降雪时的温度。海拔越高，温度越低，因此他们能够将较高的温度等同于较低、较薄的冰层。他们还测量了困在冰层中的气泡的压力。与温度一样，气压也会随海拔高度而发生系统性变化。地势较低、较薄的冰层中含有压力较高的气泡。这些测量结果告诉他们，8000 年前冰层迅速变薄。沃尔夫说："一旦冰层变薄，它就会迅速缩小。这显然是一个临界点一个失控的过程。"他们认为，南极西部冰原通常位于基岩上，暖水进入冰原边缘下方可能是导致冰层变薄的原因。这很可能使一部分冰层脱离了基岩，使其突然漂浮起来，形成了现在的龙恩冰架。这使得邻近的冰隆不再受地面冰层的限制，迅速变薄。研究人员还发现，冰层中的钠（来源于海雾中的盐）含量在冰层变薄约 300 年后有所增加。这告诉他们，冰层变薄后，冰架向后收缩，使海洋距离他们的研究地点更近了数百公里。罗威尔说："我们从模型中已经知道，冰层大约在这个时候变薄，但日期并不确定。冰盖模型将冰层后退的时间定位在 1.2 万年到 5000 年之间，但无法说明后退的速度有多快。我们现在有了一个非常精确的日期观测数据，可以将其纳入改进后的模型中。"尽管南极西部冰原在 8000 年前迅速后退，但当它达到目前的大致范围时，就趋于稳定了。沃尔夫说："现在的关键是要弄清额外的温暖是否会破坏冰层的稳定，导致它再次开始后退。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

无人驾驶水下航行器Ran在南极洲的冰川下失踪了

无人驾驶水下航行器Ran在南极洲的冰川下失踪了 自动潜航器事先编好程序，然后被送往南极洲冰川下进行长途旅行。图片来源：安娜-沃林Ran 是一种无人潜航器（AUV），装有现代技术和传感器，可以测量和记录水中环境。它可以在冰下执行长期任务，并已在南极洲等地成功使用。"这是我们第二次带Ran前往斯维斯冰川记录冰下区域。多亏了Ran，我们在 2019 年成为世界上第一批进入斯韦思冰川的研究人员，而在本次考察中，我们再次来到了同一区域。"安娜-沃林（Anna Wåhlin）说："从卫星数据中我们可以看到冰层的融化和移动，我们也能从Ran的望远镜中获得冰层底部的特写镜头，以及关于融化背后具体机制的信息。"南极洲的斯维斯冰川非常巨大，有时被称为"末日冰川"，因为如果它完全融化，有可能使全球海平面上升数米。Ran的测量结果不仅受到极地科学家的广泛关注，也受到了很多人的关注。安娜-沃林（Anna Wåhlin）与无人潜水器"Ran"在哥德堡的母港合影。现在，这艘高科技潜水器已经消失在南极洲的冰川之下。图片来源：Olof Lönnehed与Ran失去联系在 200-500 米厚的冰层下潜水期间，Ran无法与研究船保持持续联系。研究船的路线是事先设定好的，凭借先进的导航系统，Ran可以找到返回开阔水域的路。冰川下的情况往往是完全未知的。因此，冰川下的任务要分几个阶段进行，从接近冰层底部和外部开始，逐渐增加难度，最后真正接近冰层，在冰与水的界面层进行测量。今年 1 月，Ran成功完成了在斯维斯海域的几次下潜，但在探险队计划的最后一次下潜中却出了差错。经过漫长的冰下旅程后，AUV 没有出现在计划的会合点。RV/IB Araon 号放弃了返航，并使用声学搜索设备、直升机和无人机进行搜索，但都没有成功。最后，人们才意识到Ran失踪了。"这有点像大海捞针，此时，Ran的电池已经没电了。我们只知道冰下发生了一些意想不到的事情。"安娜-沃林（Anna Wåhlin）说："我们怀疑它遇到了麻烦，然后有什么东西阻止了它出来。"安娜-沃林对她的团队从探险队管理层那里得到的支持表示感谢，并指出这艘船没有任何过错，相反，它是Ran乘坐过的最好的破冰船。风险研究"我们从Ran那里获得的数据是世界上独一无二的，对国际研究具有重要价值。同时，这也关系重大，我们知道这样的事情可能会发生，甚至知道这很可能是Ran的结局。我个人认为，这样的结局总比 AUV 老化在车库里积满灰尘要好。同时，这当然也是一个非常大的损失。我们已经拥有Ran五年了，在这五年里，我们进行了大约十次考察、培训、开发工作和测试"。2015 年，克努特和爱丽丝-沃伦贝格基金会出资 3800 万瑞典克朗购买了Ran。即使失去了这艘船，以知识和训练有素的人员为形式的独特资源仍将留在组织中。此外，还有外围设备、大型船舶接收和发射系统、备件、计算机和分析设备。安娜-沃林（Anna Wåhlin）说："我们的目标是更换Ran，我们将寻找融资方，以支付保险公司的扣款和多年来的价格上涨。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

“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：

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：

斯坦福大学科学家发现南极洲东部迫在眉睫的解冻危机

斯坦福大学科学家发现南极洲东部迫在眉睫的解冻危机 在气候不断变化的情况下，南极洲不断增加的融水预计将在海平面上升中发挥重要作用。不过，大部分科学研究都集中在南极洲西部，特别是斯维斯冰川等地区，因为近年来在这些地区观察到大量融水现象。斯坦福大学的研究人员在最近发表在《地球物理研究快报》上的一篇论文中指出，南极洲东部的威尔克斯冰川盆地（Wilkes Subglacial Basin）拥有足以使全球海平面上升 10 英尺以上的冰层，它可能比任何人意识到的都更接近于失控融化。斯坦福大学地球物理学博士生、论文第一作者伊丽莎-道森（Eliza Dawson）说："对这一地区的分析并不多那里的冰量巨大，但一直相对稳定。我们首次观测了冰原底部的温度，以及它距离融化的可能性有多大。"威尔克斯冰川下盆地约有加利福尼亚州那么大，通过相对较小的一段海岸线注入南大洋。道森和她的同事们发现，有证据表明冰原底部已接近解冻。这就提出了这样一种可能性，即在整个威尔克斯亚冰川盆地内阻挡冰层的这一沿海地区，可能对温度的微小变化都很敏感。以前的研究表明，由于该地区的地面低于海平面，并且向下倾斜远离海洋，如果变暖的海水进入冰原之下，威尔克斯冰川下盆地就特别容易发生不可逆转的融化。道森和她的同事们首次研究了该地区冰原底部目前的温度是如何加剧这种脆弱性的。研究人员从飞越冰川的飞机进行的现有雷达勘测中收集了数据。这些飞机记录了穿过冰层并从冰层下的地面反弹回来的电磁信号的反射。道森和她的同事们开发了一种新技术来分析这些数据，将冰和基岩的横截面图像转化为有关冰原底部温度条件的信息。地球物理学和电子工程学副教授达斯汀-施罗德（Dustin Schroeder）说："冰的温度以多种方式影响雷达的反射程度，因此单一的测量结果是模糊的。这种统计方法主要是选取可以认为是冻结或解冻的区域，然后将其他雷达信号与之进行比较。这让我们能够判断冰原上的其他区域是肯定冻结了，还是肯定解冻了，还是很难判断。"研究人员发现，该地区有大片冰冻和解冻的地面，但大部分地区无法明确划分为冰冻和解冻。在某些情况下，这可能是因为冰原的几何形状发生了变化或数据中存在其他复杂因素，但这也可能意味着冰原下的大片地面要么接近解冻，要么是由紧密混合的冰冻和解冻区域组成。如果后者属实，那么威尔克斯冰川盆地的冰川可能会达到一个临界点，而冰原底部的温度只需略微上升。道森说："这表明未来可能会出现冰川退缩。南极洲东部的这一部分在很大程度上被忽视了，但我们需要了解它是如何演变并变得更加不稳定的。需要发生什么情况才能开始看到质量损失？"不同的模型对威尔克斯冰川下盆地的未来及其对海平面上升的影响的预测大相径庭，因为有关该地区的数据根本不够。研究人员正计划将基于雷达的温度观测数据整合到冰盖模型中，以改进对该地区在各种气候情景下如何演变的预测。他们希望，他们的工作将凸显对这一地区和南极洲东部其他地区进行研究的重要性，这些地区看似稳定，但可能在我们的未来发挥重要作用。施罗德说："这个地区的条件我们可以想象会发生变化。如果温暖的海水到达那里，就会'开启'我们通常认为不会导致海平面上升的整个南极洲区域。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：