时速80英里的冰川断裂:来自南极洲的警钟

2024年03月02日 23:21 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

格陵兰岛和南极冰川中冻结了足够多的水,如果它们融化,全球海平面将上升许多英尺。这些冰川在未来几十年会发生什么变化,是未来海平面上升的最大未知数,部分原因是冰川断裂的物理学原理尚未被完全理解。

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在这幅插图中,海水从地表深处流入南极洲正在打开的冰架裂缝。新的研究表明,这种裂缝的打开速度非常快,涌入的海水有助于控制冰架破裂的速度。资料来源:罗布-索托

一个关键问题是,海洋变暖会如何导致冰川更快地断裂。华盛顿大学的研究人员展示了南极冰架上已知最快的大规模断裂。这项最近发表在《AGU Advances》上的研究显示,2012 年,松岛冰川上形成了一条 6.5 英里(10.5 公里)长的裂缝,这条裂缝大约在 5 分半钟内形成,松岛冰川是一个正在后退的冰架,它挡住了更大的南极西部冰盖。这意味着裂缝以每秒约115英尺(35米)的速度打开,即每小时约80英里。

第一作者斯蒂芬妮-奥林格(Stephanie Olinger)说:"据我们所知,这是迄今为止观测到的速度最快的裂缝打开事件,这表明,在某些情况下,冰架可能会破碎。这告诉我们今后需要注意这种行为,也告诉我们如何在大尺度冰盖模型中描述这些裂缝。"她在华盛顿大学和哈佛大学从事博士研究,现在是斯坦福大学的博士后研究员。

对于典型的南极冰架来说,裂缝是指穿过大约 1000 英尺(300 米)浮冰的裂缝。这些裂缝是冰架断裂的前兆,在断裂过程中,大块的冰从冰川上断裂并落入大海。松岛冰川经常发生这种情况--研究中观察到的冰山早已脱离大陆。

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2012 年 5 月 8 日(左)和 5 月 11 日(右)相隔三天拍摄的卫星图像显示,一条新的裂缝形成了一个"Y"形分支,从之前的裂缝向左延伸。三台地震仪器(黑色三角形)记录的振动被用来计算裂缝的传播速度,最高可达每小时 80 英里。图片来源:Olinger 等人/AGU Advances

"冰架对南极冰盖的其他部分具有非常重要的稳定作用。如果冰架断裂,后面的冰川冰层就会真正加速,"奥林格说。"这种开裂过程实质上就是南极冰架如何形成大型冰山的过程"。

在南极洲的其他地区,裂缝的形成往往需要数月或数年的时间。但在松岛冰川这样快速演变的地貌中,裂缝的出现会更快,研究人员认为,南极西部冰原已经越过了崩塌入海的临界点。

卫星图像可提供持续观测。但轨道卫星每三天才经过地球上的每一个点。在这三天里发生了什么更难确定,尤其是在南极脆弱冰架的危险地形中。

在新的研究中,研究人员综合运用了各种工具来了解裂缝的形成。他们使用了其他研究人员2012年放置在冰架上的仪器记录的地震数据,以及卫星的雷达观测数据。

冰川冰在短时间内像固体,但在长时间内更像粘性液体。"裂谷的形成更像是玻璃破碎,还是像硅胶被拉开?这是一个问题,"奥林格说。"我们对这一事件的计算表明,它更像玻璃破碎。"

如果冰是一种简单的脆性材料,它应该碎得更快。进一步的调查表明了海水的作用。裂缝中的海水使空间保持开放,抵御冰川向内的力量。由于海水具有粘度、表面张力和质量,它不可能瞬间填满空隙。相反,海水填充裂缝的速度有助于减缓裂缝的扩展。

奥林格说:"在改进大规模冰盖模型的性能和对未来海平面上升的预测之前,我们必须对影响冰架稳定性的许多不同过程有一个良好的、基于物理学的理解。"

编译自/scitechdaily

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