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探索"末日冰川"的秘密:水下机器人揭示了其快速退缩背后的新过程
2023-02-22 05:45:12 来源: cnBeta

一个科学家小组得出结论,南极洲西部的Thwaites冰川的快速退缩似乎是由其浮动冰架下的不同过程驱动的,而不是研究人员以前所理解的。它的评估是基于从冰块进入海洋的地方进行的新的观察。观察显示,虽然冰架的大部分下面的融化比预期的要弱,但是裂缝和裂隙的融化要快得多。研究人员指出,重要的是,尽管熔化受到抑制,但冰川仍在退缩。

麦克默多研究站附近冰层下的icefin机器人,由美国南极计划运作


(资料图)

Thwaites冰川有时被称为"末日冰川",因为它对全球海平面上升构成潜在威胁。该冰川是南极洲最大和最快速融化的冰川之一,位于南极洲的一个区域,该区域的升温速度比南极洲的其他地区快。科学家们特别担心,因为该冰川被一个水下山脊挡住,如果失去这个山脊,可能会导致冰川崩塌,使全球海平面上升一米多。这将对全世界的沿海城市和社区产生破坏性的后果,导致大范围的洪水和数百万人的流离失所。

纽约大学流体动力学实验室和纽约大学阿布扎比全球海平面变化中心主任David Holland解释说:"通过增加对Thwaites西侧令人难以置信的高度融化的新观察,一个更大和更完整的冰川与世界海洋相互作用的图景正在出现,西侧的融化率是迄今为止在南极洲任何地方看到的最高的融化率,表明冰川现在可能正在退缩。"

在《自然》杂志的两篇论文中报告的这些发现,为了解佛罗里达州的大小的冰川是如何导致未来海平面上升的提供了一个重要步骤。具体来说,研究结果表明,尽管浮动冰架下面的融化已经增加,但目前的融化速度比许多计算机模型目前估计的要慢。

在冰架底部和下层海洋之间有一层较新鲜的水,减缓了沿冰架平坦部分的融化速度。然而,令人惊讶的是,融化形成了横跨冰架底部的阶梯状地形。在这些地区,以及在冰的裂缝中,正在发生快速融化。

南极洲的Thwaites冰川非常偏远,去那里很有挑战性

斯怀茨冰川是南极洲变化最快的冰川之一:自20世纪90年代末以来,接地带--与海底相接的地方--已经退缩了14公里,或超过8英里。该冰原的大部分都在海平面以下,容易受到快速、不可逆转的冰层流失的影响,可能在几个世纪内使全球海平面上升超过半米。

这些新数据是作为MELT项目的一部分收集的,该项目是英国-美国国际斯怀特冰川合作项目之一,是有史以来在南极洲开展的最大的国际实地活动之一。MELT团队对Thwaites东部冰架下的接地线进行了观测,以了解冰和海洋在这一关键区域的互动情况。

2022年斯怀茨冰川上的钻井现场。资料来源:Peter Davis - 英国南极调查局

英国南极调查局(BAS)的彼得-戴维斯通过距离接地线约两公里的600米深的钻孔进行了海洋测量,该钻孔是在2019年末由热水钻创造的。这些测量结果与在冰架下的其他五个地点进行的融化率观测进行了比较。在9个月的时间里,接地线附近的海洋变得更暖和、更咸,但冰基的融化率平均为每年2-5米:低于以前的模型。

"我们的结果是一个惊喜,但冰川仍然有问题,"《自然》论文之一的主要作者戴维斯说。"如果一个冰架和一个冰川处于平衡状态,从大陆上下来的冰将与通过融化和冰山撞击而损失的冰量相匹配。我们发现的是,尽管有少量的融化,但仍有快速的冰川退缩,所以似乎不需要很多东西就能使冰川失去平衡。"

BAS团队在Thwaites Glacier部署热水钻,包括Paul Anker, Keith Nicholls, James Smith和Peter Davis

康奈尔大学天文学和地球与大气科学学院的部分教师Britney Schmidt和一个科学家和工程师团队在600米深的钻孔中部署了一个名为Icefin的机器人。该载具被设计用来进入这种以前几乎不可能勘测的接地区。Icefin对接地区周围的海底和冰层所做的观察,为冰架下面的融化情况的变化提供了更多的细节。他们发现被称为梯田的阶梯以及冰底的裂缝正在迅速融化。

熔化在裂缝中尤其重要,因为水通过裂缝漏斗,热量和盐分可以转移到冰中,扩大裂缝和裂痕。尽管沿冰架底部的垂直融化比预期的要少,但沿这些裂缝和阶地的倾斜冰面的融化要高得多,可能是整个斯怀特冰川的冰损失的一个重要因素,特别是在整个冰架的主要裂缝正在进展中。

MELT团队融化了大量的雪,以创造热水来钻过特怀兹冰川,到达 "接地线"。

"这些观察冰川的新方法让我们了解到,在南极洲这些非常温暖的地区,重要的不仅仅是有多少融化发生,而是融化的方式和地点,"《自然》杂志其中一篇论文的主要作者施密特说。"我们看到裂缝,可能还有梯田,横跨像Thwaites这样变暖的冰川。温暖的水正在进入裂缝,帮助磨损冰川最薄弱的地方。"

Icefin在麦克默多站附近的海冰下作业的图片。资料来源:Icefin/NASA/STAR RISE UP/Schmidt/Lawrence

2020年1月,纽约大学库兰特数学科学研究所的教授、《自然》杂志论文的合著者Holland组建了一个由五个机构组成的美国团队--宾夕法尼亚州立大学、堪萨斯大学、加州大学欧文分校、佐治亚理工学院和纽约大学,并将其部署到Thwaites东部冰架上。通过使用海洋系泊和Icefin机器人,他们发现了相对温和的融化。两年后,他把科学家们重新部署到Thwaites西部--韩国破冰船Araon号上。在那里,熔化率被确定为明显大于在东侧观察到的熔化率。

标签: 纽约大学 2019未来科学大

责任编辑: jkl2