关于冰盖中冰层形成的发现可以改善海平面上升预测

Josiah02 · 发表于 2024-9-13 14:35:32

新发现的冰盖融水流动和冻结机制可以改善对全球海平面上升的估计。
德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员与美国国家航空航天局喷气推进实验室 (JPL) 以及丹麦和格陵兰地质调查局 (GEUS) 合作，发现了一种新机制，可以解释不透水的水平冰层在表面下形成的过程，这一过程对于确定冰盖融水对海平面上升的贡献至关重要。
这项研究的作者是德克萨斯大学奥登计算工程与科学研究所的研究生穆罕默德·阿夫扎尔·沙达布，研究成果发表在《地球物理研究快报》上。沙达布的指导老师是德克萨斯大学杰克逊地球科学学院的共同作者马克·赫塞和西里尔·格里马。
世界上最大的两个淡水水库——格陵兰和南极洲冰盖，被尚未凝固成固体冰的旧雪（称为粒雪）覆盖。由于粒雪是多孔的，融化的雪可以流入粒雪并再次冻结，而不是流入大海。这一过程被认为可将融水径流减少约一半。
然而，沙达布说，也可以形成不透水的冰层，作为融水的屏障，并将融水转移到大海。
“因此，在某些情况下，粒雪中的冰层会加速融水流入海洋的速度，”他说。
研究人员表示，冰川融水有可能在粒雪中冻结或从现有的冰障上流下，这使得了解粒雪层内的冻结动态成为估计海平面上升的重要部分。
之前对山区粒雪的研究发现，这些粒雪中也含有冰层，当雨水在粒雪中较老的层上积聚或凝结，然后重新冻结时，就会形成这些冰层。但根据赫西的说法，对于冰盖来说，情况似乎并非如此。
“当我们查看格陵兰岛的数据时，即使在极端融化事件中，实际融化的冰量也不足以形成池塘，”赫西说。“这正是这项研究提出冰层形成新机制的地方。”
这项新研究表明，冰层的形成是两个过程之间的竞争：较暖的融水流经多孔的粒雪（平流），而冷冰通过热传导将水冻结在原地。热传导开始主导热平流的深度决定了新冰层形成的位置。
喷气推进实验室地球物理学家、这项研究的共同作者苏伦德拉·阿迪卡里 (Surendra Adhikari) 表示：“既然我们知道了这些冰层形成的物理原理，我们将能够更好地预测粒雪的融水保留能力。”
安雅·鲁蒂豪瑟 (Anja Rutishauser) 曾是 UT 的博士后研究员，目前在 GEUS 任职，她也是这项研究的共同作者。
为了验证这一新机制的真实性，研究人员将他们的模型与 2016 年收集的数据集进行了比较，在该数据集中，科学家在格陵兰岛的粒雪中挖了一个洞，并在洞中配备了大量温度计和雷达，可以测量融水的运动。虽然以前的水文模型与测量值有偏差，但新机制成功地反映了观测结果。
这项新研究的一个意外发现是，冰层的位置可以作为其形成的热条件的记录。
“在气候变暖的情况下，我们发现冰层以自上而下的方式，在粒雪中逐渐形成得越来越深，”沙达布说。“而在较冷的条件下，冰层以自下而上的方式，在更靠近地表的地方形成。”
如今，格陵兰岛流入大海的水量已超过南极洲，每年约 2700 亿吨，而南极洲为 1400 亿吨。加起来，每年的水量超过两个半太浩湖的水量。但未来对这两块冰盖对海平面上升贡献的预测变化很大，到 2100 年波动在 5 到 55 厘米之间。很明显，冰层起着关键作用，但迄今为止人们对此了解甚少。
“现实情况比现有模型所捕捉到的要复杂得多，”阿迪卡里说。“如果我们真的想提高我们的预测能力，这就是我们真正推进最先进技术的地方。”

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