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：

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：

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：

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：

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：

人工智能发现南极冰架上的融水比原来多一倍

人工智能发现南极冰架上的融水比原来多一倍 流入南大洋的特雷西-特雷门楚斯冰架上汇集的融水和泥泞。图片来源：包含经过修改的哥白尼哨兵数据[2018]，由 Rebecca Dell 处理在盛夏时节，南极冰架上一半以上的融水都是雪泥被水浸泡过的雪，但区域气候模型中却很少考虑到这一点。剑桥大学领导的研究人员利用人工智能技术绘制了南极冰架上的雪泥地图，发现57%的融水以雪泥的形式存在，其余的融水则存在于地表池塘和湖泊中。巴赫冰架上汇集的融水和淤泥。资料来源：包含经修改的哥白尼哨兵数据[2023]，由 Rebecca Dell 处理随着气候变暖，冰架表面会形成更多的融水，冰架是南极洲周围的浮冰，起着抵御内陆冰川冰雪的作用。融水增加会导致冰架不稳定或坍塌，进而导致海平面上升。研究人员还发现，泥泞和汇集的融水导致的融水形成量是标准气候模型预测的 2.8 倍，因为泥泞和汇集的融水比冰或雪吸收更多的太阳热量。这些结果今天（6月27日）发表在《自然-地球科学》（Nature Geoscience）杂志上，可能会对冰架稳定性和海平面上升产生深远影响。每年夏天，随着天气转暖，南极洲浮冰架表面都会积水。以前的研究表明，表面融水湖会导致冰架断裂和坍塌，因为水的重量会使冰弯曲或断裂。然而，冰泥在冰架稳定性方面的作用却更难确定。第一作者、剑桥大学斯科特极地研究所（SPRI）的丽贝卡-戴尔（Rebecca Dell）博士说："我们可以利用卫星图像绘制南极洲大部分地区的融水湖，但很难绘制冰泥，因为从卫星上看，冰泥看起来像其他东西，比如云的阴影。但是利用机器学习技术，我们可以超越人眼所能看到的范围，更清晰地了解淤泥对南极洲冰层的影响。"尼夫利森冰架上汇集的融水和冰泥。图片来源：包含经修改的哥白尼哨兵数据[2020]，由丽贝卡-德尔处理剑桥大学的研究人员与科罗拉多大学博尔德分校（University of Colorado Boulder）和代尔夫特理工大学（Delft University of Technology）的研究人员合作，利用美国国家航空航天局（NASA）陆地卫星8号（Landsat 8）卫星的光学数据，训练了一个机器学习模型，获得了2013年至2021年期间57个南极冰架上泥泞和融水湖的月度记录。戴尔说："机器学习使我们能够利用卫星提供的更多信息，因为它可以使用比人眼所能看到的更多波长的光。这让我们能够确定哪些是泥泞，哪些不是泥泞，然后我们就可以训练机器学习模型，在整个大陆上快速识别泥泞。"同样来自 SPRI 的合著者伊恩-威利斯（Ian Willis）教授说："我们有兴趣了解南极夏季有多少淤泥，以及随着时间的推移它是如何变化的。"研究人员利用他们的机器学习模型发现，在南极夏季1月份的高峰期，南极洲冰架上一半以上（57%）的融水都是淤泥，其余43%是融水湖。戴尔说："在南极洲的所有大型冰架上，这些泥浆从未被大规模测绘过，因此在此之前，超过一半的地表融水都被忽视了。这对水力断裂过程具有潜在的重要意义，融水的重量会在冰层中产生或扩大裂缝。"融水会影响南极海岸线附近浮冰架的稳定性。随着气候变暖，南极洲的融化速度加快，融水无论是以湖泊还是泥泞的形式都会进入冰层的裂缝，导致裂缝变大。这会造成冰架断裂，并可能导致脆弱的冰架坍塌，进而使内陆冰川的冰溢入海洋，造成海平面上升。威利斯说："由于泥浆比融水更坚固，它不会像湖水那样造成水力断裂，但这绝对是我们在试图预测冰架如何或是否会坍塌时需要考虑的问题。"除了泥泞对水力断裂的潜在影响外，它对融化率也有很大影响。由于泥泞和湖泊的白色程度低于雪或冰，它们从太阳中吸收的热量更多，导致融雪量增加。气候模型目前没有考虑到这种额外的融化，这可能导致对冰原融化和冰架稳定性的预测被低估。戴尔说："我很惊讶气候模型中对这些融水的考虑如此之少。"作为科学家，我们的工作就是减少不确定性，因此我们总是希望改进我们的模型，使其尽可能准确。""未来，南极洲目前没有水或泥泞的地方很可能会开始发生变化，"威利斯说。"随着气候继续变暖，将会出现更多的融化现象，这可能会对冰的稳定性和海平面上升产生影响。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：