新研究：浮力驱动的冰盖每天快速后退数百米

近日，英国纽卡斯尔大学Christine Batchelor博士领导的研究团队发表于《自然》期刊的一项研究使用了高分辨率海底图像，揭示了大约20000年前上一个冰河世纪末，从挪威延伸出来的前冰盖后退的速度。在气候变暖期间，冰盖每天可以后退600米，比之前测得的最高后退速度快20倍。该研究团队还包括来自英国剑桥大学和拉夫堡大学以及挪威地质调查局的研究人员，绘制了7600多个被称为海底“波纹脊”（corrugation ridge）的小规模地貌。波纹脊的高度不到2.5米，相距约25米至300米。

图片描述：陆地卫星8号图像描绘了高度动态的SCAR入口冰架、南极半岛和近海海冰。图源 ：NASA/USGS, processed by Dr. Frazer Christie, Scott Polar Research Institute, University of Cambridge

该研究指出，冰盖接地线后退的速度可以通过海底冰川消融区波纹脊的间距来量化，这为大约50年的冰盖变化卫星记录提供了长期背景。然而，这些地貌的少数现有例子仅限于海底的小区域，这限制了该研究对未来接地线后退速度的理解，从而限制了海平面上升。研究人员使用测深数据绘制了挪威大陆架中部30000多平方公里的波纹脊的地图 。脊的间距表明，快速接地线脉冲（pulses of rapid grounding-line）以55到610米/天的速率后退，发生在最后一次冰川消融期间的低梯度（±1°）冰盖床上。这些数值远远超过了此前报道的所有卫星和海洋地质记录中的接地线后退率。在前一个海床最平坦的区域测量到了最高的退缩率，这表明在接地线接近完全浮力的地方，可能会发生近瞬时的冰盖不固结和退缩。静水力学原理表明，即使在当今的气候强迫下，在低梯度南极冰盖床上也可能出现类似的快速接地线后退脉冲。最终，研究结果突显了冰盖平层区域经常被忽视的脆弱性，即它们容易受到极其快速、浮力驱动的后退脉冲的影响。

图片描述：挪威中部海底波纹脊的例子。潮汐引起的后退冰盖边缘的垂直运动每天产生两个波纹脊。详细的测深数据。图源：Kartverket

新的研究表明，如此快速的冰盖消退可能只会持续很短的时间（几天到几个月）。剑桥大学斯科特极地研究所的研究合著者Julian Dowdeswell教授说：“这表明，几年或更长时间内的平均冰盖退缩速度可以掩盖较短的快速消退。重要的是，计算机模拟能够再现这种‘脉冲’冰盖的行为。”

海底地貌也揭示了这种快速后退可能发生的机制。Batchelor博士及其同事指出，前冰盖在其最平坦的海床部分后退得最快。来自斯科特极地研究所（ Scott Polar Research Institute）的该研究合著者Frazer Christie博士解释道：“冰缘可以从海底脱离，当它变得漂浮时，会立即后退。这种类型的退缩只发生在相对平坦的海床上，在那里，需要较少的融化才能使覆盖的冰变薄到开始漂浮的程度。”

研究人员得出结论，在南极洲的部分地区很快就能观察到类似的快速撤退脉冲。这包括南极洲西部广阔的斯维茨冰川，由于其潜在的不稳定退缩敏感性，该冰川是大量国际研究的主题。这项新研究的作者认为，斯维茨冰川可能会经历一次快速退缩的脉冲，因为它最近退缩到了河床的平坦区域附近。

研究结果表明，目前的融化速度足以在南极冰盖的平层地区，包括斯维茨，造成短暂的快速消退。卫星很可能在不久的将来探测到这种类型的冰盖退缩，特别是如果我们继续目前的气候变暖趋势。

图片描述：Sentinel-1图像合成描绘了Thwaites和Crosson冰架高度断裂和快速流动的前缘。图源：Copernicus EU/ESA, processed by Dr. Frazer Christie, Scott Polar Research Institute, University of Cambridge

参考文献：

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

编译：Daisy

审核：Sara

编辑：Tommy