科学家揭开格陵兰接地带融化之谜

科学家揭开格陵兰接地带融化之谜 彼得曼冰川排水量约占格陵兰冰原的 4%，它正无情地向北冰洋移动。一项新的观测和建模研究表明，冰川比以前想象的更容易受到温暖海水侵入其底部的影响，从而导致加速融化，并增加未来海平面上升的潜在严重性。图片来源：Eric Rignot / UCI在最近发表在《地球物理研究快报》上的一篇论文中，由加州大学洛杉矶分校领导的研究小组利用欧洲多项卫星任务提供的雷达干涉测量数据绘制了彼得曼冰川的潮汐运动图，并利用麻省理工学院的通用计算模型估算了气候变化对冰川、海水和陆地等复杂环境的影响。冰川与海洋相互作用认识的进展"卫星数据显示，随着潮汐的变化，冰川会移动几公里（或几千英尺），"第一作者、加州大学洛杉矶分校地球系统科学博士候选人拉特纳卡尔-加迪（Ratnakar Gadi）说。"通过将这种迁移计入麻省理工学院的海洋数值模型，我们能够估算出 2000 年到 2020 年间冰层大约会变薄 140 米（460 英尺）。平均而言，融化速度从 20 世纪 90 年代的每年约 3 米增加到 2020 年代的每年 10 米。"该论文的资深合著者、加州大学洛杉矶分校地球系统科学教授埃里克-里格诺特（Eric Rignot）说，他的团队近年来进行的这项研究和其他研究使极地冰川研究人员对海洋和冰川相互作用的思考发生了根本性转变。"长期以来，我们一直认为冰与海洋之间的过渡边界是尖锐的，但事实上并非如此，它扩散到一个非常宽的区域，即'接地带'，有几公里宽，"里格诺特说，他同时也是美国宇航局JPL的高级研究科学家。"海水随着该区域海洋潮汐的变化而涨落，并从下往上有力地融化接地冰"。加迪说，根据模型预测，接地带空腔口附近的融化率最高，高于冰架空腔内的其他地方。冰下水温升高和海水入侵增加，解释了沿彼得曼中央流线观测到的冰层变薄的原因。根据这项研究，接地带空腔的拉长形状是导致冰加速融化的主要原因。在仅考虑海洋温度升高的情况下运行数值模型时，研究小组发现冰层变薄了约 40 米。在第二次建模中，接地带空腔从 2 公里增加到 6 公里，在这种情况下，冰层变薄增加到 140 米。对未来海平面上升预测的影响加迪说："这些建模结果得出结论，接地带长度的变化比单纯的海洋温度升高更能显著增加融化量。研究人员指出，接地带冰雪融化减少了冰川流向大海时的阻力，加速了冰川的后退。研究人员说，这是预测未来海平面上升严重程度的一个关键因素。"里格诺特说："本文发表的结果对冰原建模和海平面上升预测具有重大意义。早先的数值研究表明，如果将接地带的融水计算在内，冰川质量损失的预测值将增加一倍。本研究的建模工作证实了这些担忧。冰川在海洋中的融化速度要比之前假设的快得多。"编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

惊人的160米解冻：科学家发现格陵兰冰川巨大的厚度损失

惊人的160米解冻：科学家发现格陵兰冰川巨大的厚度损失 据测量，北纬 79°冰川下的融化速度为每年 130 米。格陵兰东北部陆基仪器和机载雷达的测量结果揭示了北纬 79°冰川的冰层流失程度。阿尔弗雷德-魏格纳研究所的研究结果表明，自 1998 年以来，冰川厚度减少了 160 多米。冰川厚度大幅减少的主要原因是温暖的洋流正在从下面融化冰川。高气温导致地表形成湖泊，湖水通过冰层上的巨大通道流入海洋。一个研究小组在科学杂志《冰冻圈》（The Cryosphere）上报告说，其中一条通道高达 500 米，而上面的冰层只有 190 米厚。格陵兰东北部的一个乡村营地是利用直升机在北纬 79°冰川难以进入的部分部署采用现代雷达技术的自主测量设备的基地之一。阿尔弗雷德-魏格纳研究所（Alfred Wegener Institute）、亥姆霍兹极地与海洋研究中心（AWI）的极地飞机进行的测量飞行和卫星数据也被纳入了一项科学研究，现已发表在科学杂志《冰冻圈》（The Cryosphere）上。Ole Zeisig 开始对 79 北冰川进行 pRES（雷达）测量。资料来源：阿尔弗雷德-魏格纳研究所 / Niklas Neckel本研究探讨了全球变暖如何影响浮冰舌的稳定性。这对格陵兰岛和南极洲的剩余冰架都非常重要，因为冰架不稳定通常会导致冰流加速，从而导致海平面上升。冰川变化与观测"自2016年以来，我们一直在使用自主仪器对北纬79°冰川进行雷达测量，从中我们可以确定融化率和变薄率，"该出版物的第一作者、AWI冰川学家Ole Zeising博士说。"此外，我们还使用了 1998 年、2018 年和 2021 年的飞机雷达数据，这些数据显示了冰层厚度的变化。我们能够测出，在全球变暖的影响下，北纬 79°冰川在最近几十年发生了显著变化。"该研究显示了温暖的海洋流入和变暖的大气层如何共同影响格陵兰东北部 79°N-冰川的浮冰舌。就在最近，AWI 的一个海洋学小组才发表了有关这一主题的模型研究。现在展示的这组独特的观测数据显示，在向冰盖过渡附近的大片区域出现了极高的融化率。此外，冰层底部从陆地一侧形成了巨大的通道，这可能是因为巨大湖泊的水通过冰川冰层排出。近几十年来，这两个过程导致冰川严重变薄。由于融化速度极快，自 1998 年以来，浮冰舌的冰层变薄了 32%，尤其是在冰层与海洋接触的接地线上。此外，冰层底部形成了一条 500 米高的通道，并向内陆蔓延。研究人员将这些变化归因于浮舌下方空腔中的暖洋流，以及大气变暖导致的地表融水径流。一个令人惊讶的发现是，自 2018 年以来，融化率有所下降。一个可能的原因是海洋流入的水温较低。参与这项研究的安杰利卡-亨伯特（Angelika Humbert）博士教授说："这个系统在如此短的时间尺度内做出反应，这对于冰川等实际上具有惰性的系统来说是令人惊讶的。""我们预计，这个浮动冰川舌将在未来几年到几十年内碎裂，"AWI 冰川学家解释说。"我们已经开始对这一过程进行详细研究，以便最大限度地了解这一过程。虽然已经发生过几次这样的冰架解体，但我们只能在随后收集数据。作为一个科学界，我们现在处于一个更好的位置，因为我们在冰架崩塌之前就已经建立了一个非常好的数据库"。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

格陵兰的大面积融化：三十年间完成冰河时代到灌木林地的演变

格陵兰的大面积融化：三十年间完成冰河时代到灌木林地的演变 从 Sydgletscher 上方望向格陵兰西北部 Qaanaaq 的鲍登峡湾。图片来源：马克-史密斯冰雪流失的总面积相当于阿尔巴尼亚的面积，约占格陵兰冰川覆盖总面积的 1.6%。这让曾经的冰雪之地，如今已变成荒芜的岩石、湿地和灌木丛。来自利兹大学的一组科学家追踪了格陵兰岛从 20 世纪 80 年代到 2010 年代的变化，他们说，气温升高导致冰层后退，这反过来又对地表温度、温室气体排放和地貌稳定性产生了影响。永久冻土层地球表面以下的永久冰冻层正在因气候变暖而"退化"，科学家警告说，在某些地区，永久冻土层可能会对其上的基础设施、建筑和社区造成影响。今天（2 月 13 日），《科学报告》杂志报道了他们的研究结果："三十年间，格陵兰岛植被翻了一番，主导了整个格陵兰岛的土地覆盖变化"。对比 20 世纪 80 年代末和 2010 年代末 30 米分辨率下的土地覆盖分类，可以发现随着植被覆盖范围的扩大，尤其是西南部和东北部的植被覆盖范围扩大，出现了绿化现象。土地覆盖率分析是在网格上进行的（所分析的卫星图像由规则的像素网格组成），网格的每个像素都是 30 米乘 30 米的正方形。资料来源：利兹大学变暖趋势与未来预测格陵兰岛是北极地区的一部分。它是世界上最大的岛屿，面积约 836,330 平方英里（210 万平方公里）。大部分土地被冰和冰川覆盖，居住着近 5.7 万人。自 20 世纪 70 年代以来，该地区的变暖速度是全球平均速度的两倍。与 1979 年至 2000 年的平均气温相比，格陵兰 2007 年至 2012 年的年平均气温升高了 3 摄氏度。研究人员警告说，未来可能会出现更极端的温度。这项研究的作者之一、利兹环境学院的地球科学家乔纳森-卡里维克（Jonathan Carrivick）说："气温升高与我们在格陵兰看到的土地覆盖变化有关。通过分析高分辨率卫星图像，我们能够详细记录正在发生的土地覆被变化"。格陵兰岛西部 Kangerlussuaq 附近的罗素冰川和前冰川地区。资料来源：乔纳森-卡里维克冰雪消失，取而代之的是裸岩和灌木冰的流失主要集中在现今冰川的边缘，但也集中在格陵兰岛的北部和西南部。在西部、西北中部和东南部的局部地区，冰的流失量也很大。三十年间，植被覆盖的土地面积增加了 33,774 平方英里（87,475 平方公里），比研究期间增加了一倍多。西南部、东部和东北部的植被明显增加。西南部 Kangerlussuaq 附近和东北部个别地区的茂密湿地植被增加最多。研究人员的分析表明，植被在北纬 63 度至 69 度之间的纬度梯度上有所增加，而在其以北则有所减少。乔纳森-卡里维克说："我们看到有迹象表明，冰的流失正在引发其他反应，这将导致冰的进一步流失和格陵兰岛的进一步'绿化，与此同时，融化的冰层释放出的水流带走了泥沙和淤泥，最终形成了湿地和沼泽地"。格陵兰岛西北部 Qaanaaq 的扇形冰川的前冰川区，显示辫状前冰川溪流。资料来源：马克-史密斯冰川流失引发进一步变暖冰的流失会影响陆地表面温度，这是因为反照率的原因。冰雪可以很好地反射照射到地球表面的太阳能量，这有助于保持地球的温度。随着冰雪的消退，基岩会暴露出来，从而吸收更多的太阳能，使地表温度升高。同样，冰融化后会增加湖泊中的水量。水比雪吸收更多的太阳能，这也会增加陆地表面的温度。分析表明，整个格陵兰岛的湿地面积几乎翻了两番，尤其是在东部和东北部。湿地是甲烷的排放源。研究人员在论文中写道"植被的扩大，尤其是湿地地区植被的扩大，表明但也加剧了永久冻土的融化、活动层的增厚，从而排放了以前储存在这些北极土壤中的温室气体"。研究人员还开发了一个模型，用于预测格陵兰岛上未来可能发生"明显和加速"变化的地区。报告的主要作者迈克尔-格兰姆斯博士补充说："植被的扩展与冰川和冰盖的退缩同步进行，这极大地改变了沉积物和营养物质流入沿岸水域的情况。"这些变化至关重要，尤其是对土著居民而言，他们传统的生计狩猎活动依赖于这些脆弱生态系统的稳定，此外，格陵兰冰量的减少是全球海平面上升的一个重要原因，这一趋势对现在和未来都构成了重大挑战。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

未被发现的融化威胁 科学家发现新的南极临界点

未被发现的融化威胁 科学家发现新的南极临界点 英国南极调查局的最新研究结果表明，由于冰原接地带的未计算过程，目前的模型低估了全球变暖对冰雪融化和海平面上升的影响。综合这些发现可以改进未来的气候预测。目前，预测海平面上升的模型没有考虑到这一过程，因此，新成果可以让人们更准确地了解全球变暖将如何影响世界，以及沿海地区需要适应的程度。这些研究结果由英国南极调查局（BAS）的科学家完成，发表在《自然-地球科学》（Nature Geoscience）杂志上。"我们已经发现南极冰盖融化可能出现一个新的临界点，"新论文的第一作者、英国科学院冰动力学研究员亚历克斯-布拉德利（Alex Bradley）说。"这意味着我们对海平面上升的预测可能大大低估了"。这项研究的重点是冰原下面一个被称为接地带的区域，也就是陆基冰与海洋交汇的地方。随着时间的推移，这些陆基冰移动到周围的海洋中，最终融化这一过程发生在南极洲和格陵兰岛海岸周围，是海平面上升的主要原因。这项新研究模拟了海水如何渗入陆地和冰层之间，以及海水如何影响冰层的局部融化、润滑冰床并影响冰层滑向海洋的速度。研究还探讨了这一过程如何随着水温升高而加速。"冰原对其接地带的融化非常敏感。"布拉德利说："我们发现接地带的融化表现出一种'类似临界点'的行为，即海洋温度的极小变化就会导致接地带融化的极大增加，从而导致其上方冰层的流动发生极大变化。"出现这种情况的原因是，在冰原接地带融化的暖水打开了新的洞穴，使暖水进一步进入，从而导致更多的融化和更大的洞穴，如此循环。之所以会出现临界点，是因为水温的微小上升都会对融化量产生巨大影响。布拉德利说，政府间气候变化专门委员会（IPCC）和其他机构使用的模型目前没有考虑到这种方式的冰融化，这可以解释为什么南极洲和格陵兰岛的冰盖似乎比预期的缩减得更快。将这项新工作的结果纳入此类模型，可以得出更可靠的估计。"这是缺失的物理学，我们的冰盖模型中没有。它们没有能力模拟地表冰层下的融化，而我们认为这种情况正在发生。我们正在努力将这一点纳入我们的模型中，"他补充道。 ... PC版： 手机版：

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：

即将发射的NISAR雷达卫星将为全球观察和拯救地球冰冻圈作出努力

即将发射的NISAR雷达卫星将为全球观察和拯救地球冰冻圈作出努力 如图所示，NISAR 是 NASA-ISRO 合成孔径雷达的简称，标志着美国和印度太空机构首次合作开发地球观测任务的硬件。它的两个雷达系统将每 12 天两次监测地球上几乎所有陆地和冰面的变化。图片来源：NASA/JPL-Caltech最后一项能力将帮助研究人员破解小规模过程如何导致覆盖南极洲和格陵兰岛的冰原以及世界各地的高山冰川和海冰发生巨大变化。NISAR 是 NASA-ISRO 合成孔径雷达的简称，它将提供迄今为止最全面的地球冰雪环境（统称为冰冻圈）中冰冻表面的运动和变形情况。位于南加州的美国宇航局喷气推进实验室的冰川学家亚历克斯-加德纳说："我们的星球把恒温器调得很高，地球上的冰正在通过加快运动和加速融化来做出反应。我们需要更好地了解其中的过程，NISAR将为此提供测量数据"。NISAR 将于 2024 年发射，它将利用雷达监测地球陆地和冰面的变化，包括冰架的破裂。这些 2022 年 1 月和 3 月从南极洲东部拍摄的卫星图像（上图）和（下图）显示，随着冰山落入海洋，格伦泽冰川和康格冰川的边缘正在崩塌。资料来源：美国国家航空航天局NISAR 卫星将于 2024 年由印度空间研究组织从印度南部发射，每 12 天对地球上几乎所有的陆地和冰面进行两次观测。这颗卫星对地球冰冻圈的独特洞察力将来自两个雷达的联合使用：一个波长为 10 英寸（25 厘米）的 L 波段系统和一个波长为 4 英寸（10 厘米）的 S 波段系统。L 波段可以穿透积雪，帮助科学家更好地跟踪冰层下的运动，而 S 波段对表示融化的积雪水分更加敏感。这两种信号都能穿透云层和黑暗，从而能够在长达数月的极地冬夜进行观测。与其他大型成像雷达卫星不同的是，NISAR 的轨道方位使其能够从南极洲遥远的内陆地区、靠近南极的地方收集数据，而其他大型成像雷达卫星则更广泛地覆盖北极地区。南极洲的冰原拥有地球上最大的冰冻淡水库，而冰层流失的速度是海平面上升预测中最大的不确定因素。NISAR 扩大的覆盖范围对于研究从南极洲中部高海拔地区流向海洋的冰的运动至关重要。美国国家航空航天局（NASA）和印度空间研究组织（ISRO）联手打造了一项功能强大的新太空任务，将对不断变化的地球进行精细追踪。这颗卫星名为"NISAR"，将利用先进的雷达系统来加深我们对森林砍伐、冰川萎缩和海冰流失、自然灾害、气候变化以及其他全球生命迹象的了解。资料来源：NASA/JPL-Caltech/ISRO通过测量，科学家们还可以密切研究冰与海洋交汇处的情况。例如，当冰原的一部分位于海平面以下的地面上时，盐水就会渗入冰下，加剧融化和不稳定性。南极洲和格陵兰岛也都有冰架从陆地延伸并漂浮在海洋上的冰块随着冰山的断裂而逐渐变薄和崩塌。冰架有助于防止陆地上的冰川滑入海洋。如果冰架减少，冰川就会加速流动和断裂。自 20 世纪 90 年代以来，南极洲和格陵兰岛的冰川减少速度都在加快，目前还不确定这两个地区的冰川将以多快的速度继续消退。NISAR 将改善我们对这些变化的横向和纵向观察。西雅图华盛顿大学冰川学家、NISAR 冰冻圈负责人伊恩-乔芬（Ian Joughin）说："NISAR 将为我们提供有关这种运动的连续延时影片，这样我们就能了解它是如何变化以及为什么变化，并更好地预测它在未来将如何变化。"这颗卫星还将跟踪地球高山冰川的变化。自 20 世纪 60 年代以来，海平面的上升约有三分之一是冰川融化造成的，气候导致的冰冻和融化模式的变化会影响下游人口的供水。在喜马拉雅山脉，NISAR 的全天候能力将帮助研究人员监测冰川湖泊的蓄水量，这对评估灾难性洪水的风险至关重要。供职于印度艾哈迈达巴德的印度空间研究组织空间应用中心的冰川学家苏希尔-库马尔-辛格（Sushil Kumar Singh）说："喜马拉雅山的美和困难都在于云层。有了 NISAR，我们将能够获得更连续、更完整的数据集，而使用可见光的仪器则无法做到这一点。"NISAR 还将捕捉两个半球海冰的移动和范围。海冰使海洋与空气隔绝，减少了蒸发和向大气的热量流失。海冰还能反射阳光，通过反照率效应使地球保持凉爽。几十年来，随着水温和气温的升高，北极海冰的融化程度不断增加，海冰数量也在不断减少。由于更多的海面暴露在阳光下，北冰洋在夏季获得并保持更多的热量，需要更长的时间来降温。JPL 海冰科学家本-霍尔特（Ben Holt）说，这意味着冬季形成的冰更少，第二年夏季融化的速度更快。与迄今为止的任何雷达任务相比，NISAR 对南大洋的覆盖范围更大，它将为南极洲的研究提供新的视角，在过去几年之前，南极洲的海冰大多比较稳定。南极洲的海冰在 2023 年达到了历史最低点。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：