新研究：浮力驅(qū)動(dòng)的冰蓋每天快速后退數(shù)百米

近日，英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)Christine Batchelor博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表于《自然》期刊的一項(xiàng)研究使用了高分辨率海底圖像，揭示了大約20000年前上一個(gè)冰河世紀(jì)末，從挪威延伸出來(lái)的前冰蓋后退的速度。在氣候變暖期間，冰蓋每天可以后退600米，比之前測(cè)得的最高后退速度快20倍。該研究團(tuán)隊(duì)還包括來(lái)自英國(guó)劍橋大學(xué)和拉夫堡大學(xué)以及挪威地質(zhì)調(diào)查局的研究人員，繪制了7600多個(gè)被稱為海底“波紋脊”（corrugation ridge）的小規(guī)模地貌。波紋脊的高度不到2.5米，相距約25米至300米。

圖片描述：陸地衛(wèi)星8號(hào)圖像描繪了高度動(dòng)態(tài)的SCAR入口冰架、南極半島和近海海冰。圖源 ：NASA/USGS, processed by Dr. Frazer Christie, Scott Polar Research Institute, University of Cambridge

該研究指出，冰蓋接地線后退的速度可以通過(guò)海底冰川消融區(qū)波紋脊的間距來(lái)量化，這為大約50年的冰蓋變化衛(wèi)星記錄提供了長(zhǎng)期背景。然而，這些地貌的少數(shù)現(xiàn)有例子僅限于海底的小區(qū)域，這限制了該研究對(duì)未來(lái)接地線后退速度的理解，從而限制了海平面上升。研究人員使用測(cè)深數(shù)據(jù)繪制了挪威大陸架中部30000多平方公里的波紋脊的地圖 。脊的間距表明，快速接地線脈沖（pulses of rapid grounding-line）以55到610米/天的速率后退，發(fā)生在最后一次冰川消融期間的低梯度（±1°）冰蓋床上。這些數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了此前報(bào)道的所有衛(wèi)星和海洋地質(zhì)記錄中的接地線后退率。在前一個(gè)海床最平坦的區(qū)域測(cè)量到了最高的退縮率，這表明在接地線接近完全浮力的地方，可能會(huì)發(fā)生近瞬時(shí)的冰蓋不固結(jié)和退縮。靜水力學(xué)原理表明，即使在當(dāng)今的氣候強(qiáng)迫下，在低梯度南極冰蓋床上也可能出現(xiàn)類似的快速接地線后退脈沖。最終，研究結(jié)果突顯了冰蓋平層區(qū)域經(jīng)常被忽視的脆弱性，即它們?nèi)菀资艿綐O其快速、浮力驅(qū)動(dòng)的后退脈沖的影響。

圖片描述：挪威中部海底波紋脊的例子。潮汐引起的后退冰蓋邊緣的垂直運(yùn)動(dòng)每天產(chǎn)生兩個(gè)波紋脊。詳細(xì)的測(cè)深數(shù)據(jù)。圖源：Kartverket

新的研究表明，如此快速的冰蓋消退可能只會(huì)持續(xù)很短的時(shí)間（幾天到幾個(gè)月）。劍橋大學(xué)斯科特極地研究所的研究合著者Julian Dowdeswell教授說(shuō)：“這表明，幾年或更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的平均冰蓋退縮速度可以掩蓋較短的快速消退。重要的是，計(jì)算機(jī)模擬能夠再現(xiàn)這種‘脈沖’冰蓋的行為。”

海底地貌也揭示了這種快速后退可能發(fā)生的機(jī)制。Batchelor博士及其同事指出，前冰蓋在其最平坦的海床部分后退得最快。來(lái)自斯科特極地研究所（ Scott Polar Research Institute）的該研究合著者Frazer Christie博士解釋道：“冰緣可以從海底脫離，當(dāng)它變得漂浮時(shí)，會(huì)立即后退。這種類型的退縮只發(fā)生在相對(duì)平坦的海床上，在那里，需要較少的融化才能使覆蓋的冰變薄到開(kāi)始漂浮的程度。”

研究人員得出結(jié)論，在南極洲的部分地區(qū)很快就能觀察到類似的快速撤退脈沖。這包括南極洲西部廣闊的斯維茨冰川，由于其潛在的不穩(wěn)定退縮敏感性，該冰川是大量國(guó)際研究的主題。這項(xiàng)新研究的作者認(rèn)為，斯維茨冰川可能會(huì)經(jīng)歷一次快速退縮的脈沖，因?yàn)樗罱丝s到了河床的平坦區(qū)域附近。

研究結(jié)果表明，目前的融化速度足以在南極冰蓋的平層地區(qū)，包括斯維茨，造成短暫的快速消退。衛(wèi)星很可能在不久的將來(lái)探測(cè)到這種類型的冰蓋退縮，特別是如果我們繼續(xù)目前的氣候變暖趨勢(shì)。

圖片描述：Sentinel-1圖像合成描繪了Thwaites和Crosson冰架高度斷裂和快速流動(dòng)的前緣。圖源：Copernicus EU/ESA, processed by Dr. Frazer Christie, Scott Polar Research Institute, University of Cambridge

參考文獻(xiàn)：

1.Christine Batchelor, Rapid, buoyancy-driven ice-sheet retreat of hundreds of metres per day, Nature (2023).
DOI: 10.1038/s41586-023-05876-1. www.nature.com/articles/s41586-023-05876-1

2.https://phys.org/news/2023-04-ice-sheets-collapse-faster-previously.html

編譯：Daisy

審核：Sara

編輯：Tommy