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Nature:南极裂缝将可能导致不稳定冰架崩溃

 

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  2020826日,《自然》(Nature)期刊发表题为《南极洲冰架易受融水驱动断裂的影响》(Vulnerability of Antarctica’s ice shelves to meltwater-driven fracture)的文章称,50%70%支撑冰川的冰架区域都很容易受到水力压裂的影响。南极冰架上的巨大裂缝可能会导致超一半不稳定的结构消失,这是气候变化不稳定的最新潜在后果。尽管北极和南极冰层的融化一直是气温上升的已知问题,但冰川可能出现更剧烈的变化,这为应对全球变暖增加了新的紧迫因素。 

  研究人员认为,目前冰川正在以越来越快的速度融化。这些漂浮的冰架,本来应该环绕着南极洲的冰川,阻止它们滑入海洋。如果没有这些冰架,冰川将更快地流入水中,导致大陆收缩,加速海平面上升。研究人员表示,融化的量很重要,但融化发生在哪里也很重要。这项研究强调了哪些冰架最有可能崩塌,但不是本该发生这种崩塌的时候。 

  一些冰架漂浮在开阔的水面上,并不能减缓冰川滑入大海的速度,因为没有陆地可供它们抵御。但这些冰架与海湾之间形成了一个物理屏障,缓慢移动的冰川与之相撞,会减缓冰川滑入大海,这就是所谓的 “支撑冰架”。当冰川从后面推挤时,支撑冰架的表面会累积裂缝;当冰架推动海岸线的弯曲时,裂缝也会出现。此外,由于速度的关系,冰架在流经海水时会伸展开来。当温暖的大气条件导致冰架表面融化时,融化的水会聚集在这些裂缝中并导致“水力破裂”——在这个过程中,过量的水会对冰施加压力,加深裂缝,有时还会引发冰架的完全坍塌。只要有足够的水继续填充裂缝并保持压力,冰架可能就会开始破裂,融化的水可以在几分钟到几小时内冲入海洋。 

  为了确定哪些支撑冰架容易坍塌,相关研究小组开发了一种机器学习模型——一种可以根据分析过去图像,训练识别视觉特征的算法。研究人员利用南极西北部拉森C和乔治六世两个冰架的卫星图像,训练他们的模型来识别冰的表面裂缝,然后将该模型应用到南极洲的完整地图中。 

  未来,研究小组需要将他们的冰裂缝模型与气候预测、以及冰层如何在南极洲基岩上流动的模型结合起来。这类研究将有助于确定在大气温度上升的情况下,冰架破裂会导致海平面上升的速度和幅度。尽管研究人员还没有确定时间框架,但目前为止,这些冰架可能因地表融化和水力破裂的时间尺度,已经远远超出了他们的预计。 (王立伟 编译)

  来源:中国科学院兰州文献情报中心《地球科学动态监测快报》2020年第17          

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