科学家在格陵兰发现可以阻止冰川稀疏蔓延的“拐点”

包括来自德克萨斯大学奥斯汀分校和美国宇航局的科学家在内的一组研究人员说,格陵兰山脉的崎terrain地形使该岛的一些出口冰川免受温暖的沿海水域的侵扰。

出口冰川从冰盖伸入大海,汹涌的海洋热量会加速冰的流失,使冰川变薄并提高海平面。科学家发现,冰层下基岩中的陡坡形成了稳定区域,研究人员称之为“拐点”,可以防止沿海稀疏带进一步向内陆扩散。

研究结果于2020年12月11日发表在地球物理研究快报上。

美国国家航空航天局研究科学家丹尼斯·费利克森(Denis Felikson)说:“冰川变薄起源于冰的边缘,并进入内陆。”“当细化达到足够陡峭的拐点时,它就停止了。”

但是,在平坦的基岩不提供这种保护并且没有拐点的地区,失控的稀疏可以深入冰盖,并吞噬以前未受影响的冰,并导致海平面上升。

一位研究人员(堪萨斯大学的Leigh Stearns)调整了一个延时摄影机,以监视格陵兰的一个出口冰川Kangilliup Sermia(也称为Rink Isbrae)的前部。德克萨斯大学地球物理研究所的一项新研究发现,沿陡峭地形流过的冰川阻止了沿岸稀疏,但由于像林克·伊斯布雷(Rink Isbrae)这样蠕动的冰川在平坦的基岩上蔓延,内陆的稀疏性却被遏制了。

UT杰克逊地球科学学院冰川学教授合着的金妮·卡塔尼亚(Ginny Catania)说,大多数冰川正在变薄,正如科学家们所期望的那样,但气候变暖的速度或数量却不一样。变异性使得预测随着地球变热海平面上升的速度变得更加困难。

她说:“有些冰川正在变薄,而其他冰川正在变厚。”“直到现在,我们还不知道如何解释这种可变性。丹尼斯的研究为这种理解提供了一个框架,而且很有可能我们在出口冰川中观察到的所有变化都与冰川之间床床地形的变化有关。”

该研究的主要作者丹尼斯·费利克森(Denis Felikson)现在是USRA和NASA的研究科学家,当时他是UT杰克逊学校的博士生,对阿拉斯加的Root Glacier进行了实地考察。

研究人员使用“拐点”一词来形容基岩中的陡坡,因为它们与河流的拐点相似,后者经常形成瀑布或急流。就像瀑布一样,冰川流过拐点,形成了物理屏障,阻止了海岸附近下游发生的变化到达上游。

格陵兰的冰盖面积是德克萨斯州的两倍。拐点的屏障效应很重要,因为洋流变暖是格陵兰冰川比20年前更快失去质量的主要原因之一。

这项研究使科学家们更好地了解了随着世界变得越来越热,冰的流失将如何发生,并且还可以将科学资源集中于更多地了解最有可能导致海平面上升的冰川。

动画显示格陵兰冰流失的途径。对河床地形的分析发现,格陵兰西北地区的冰川可以从内部深处排出更多的冰,而更多山区的冰川则可以免受沿海加热的最坏影响。

Felikson在获得博士学位的同时开始了这项研究。在与卡塔尼亚(Catania)合作的杰克逊学校(Jackson School)和合著者,德克萨斯大学地球物理研究所(UTIG)的蒂姆·巴尔索洛马修斯(Tim Bartholomaus,现在在爱达荷大学)进行研究。通过比较冰川蠕动的起止运动和拥堵的交通,UTIG小组在2017年的自然地球科学论文中显示,冰川的形状控制着稀疏的扩散。

目前的论文基于该研究,但将分析范围从格陵兰岛出口冰川的16个扩展到141个(多数),并且这样做揭示了冰川拐点的铠装效应。

研究表明,冰点十分普遍。尽管这可能是个好消息,但研究还显示了格陵兰岛西北部的脆弱性,该地区是冰原的一个被忽视的地区。

费利克森说:“该地区的冰川在未来100年内可能很重要,因为它们下面相对平坦的基岩意味着它们可以将稀释作用转移到比山区地形中一些较大的冰川还远的地方。”

卡塔尼亚说,这意味着无论如何海平面都会上升。

她说:“您仍将流失冰盖,只是将流失的范围扩大到了我们想象的范围之外。”

研究小组一致认为,迫切需要对海岸附近的基岩进行调查,以了解如何有效抑制拐点,以及如何对未受保护的冰川进行调查。卡塔尼亚(Catania)和费利克森(Felikson)已经提出了一种预警系统,该预警系统将使用机器学习来观察通过拐点分析确定的冰川的不稳定性。

参考:Denis Felikson,Ginny Catania,Timothy C.Bartholomaus,Mathieu Morlighem和BriceP.Y.Noël撰写的“陡峭的冰川河床拐点减轻了格陵兰的内陆减薄”,地球物理研究快报。2020年
10.1029 / 2020GL090112

费利克森(Felikson)是大学空间研究协会和美国宇航局戈达德太空飞行中心的研究科学家。UTIG是Jackson学校的一个部门。这项研究由NASA资助和UTIG的Gale White奖学金资助。

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