来自南极洲的警钟

在这幅图中，海水在地表以下深处流入南极洲活跃开放的冰架裂缝。 新的研究表明，这种裂缝可以很快打开，而流动的海水有助于控制冰架破裂的速度。 图片来源：罗布·索托

格陵兰岛和南极洲的冰川中有足够的冰冻水，如果它们融化，世界海平面将上升几英尺。 未来几十年，这些冰川会发生什么是海平面上升的未来最大的未知数，部分原因是冰川崩解的物理原理尚未完全了解。

关键问题是海洋变暖如何导致冰川更快融化。 华盛顿大学 研究人员展示了南极冰架上已知的最快的大规模裂缝。 该研究最近发表在 由阿拉伯海湾大学提供它显示，2012 年，松岛冰川（一个阻挡较大的西南极冰盖的后退冰架）在大约 5 1/2 分钟内形成了一条 6.5 英里长（10.5 公里）的裂缝。 这意味着裂缝打开的速度约为每秒 115 英尺（35 米），即每小时 80 英里。

“据我们所知，这是有史以来观察到的最快的裂缝打开事件，”主要作者斯蒂芬妮·奥林格说，她在威斯康星大学和哈佛大学进行了这项工作，作为她博士研究的一部分，现在是斯坦福大学的博士后研究员。 。 “这表明，在某些条件下，冰架可能会破裂。它告诉我们，我们需要在未来寻找这种行为，并且它告诉我们如何在大型冰盖模型中描述这些裂缝”。

裂纹形成的重要性

裂缝是一条贯穿典型南极冰架约 1,000 英尺（300 m）浮冰的裂缝。 这些裂缝是冰架崩解的前兆，大块冰块从冰川上脱落并落入大海。 此类事件经常发生在松岛冰川，研究中观察到的冰山早已与大陆分离。

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，一条新断层形成了一个“Y”形分支，从前一个断层的左侧分支出来。 三个地震仪器（黑色三角形）记录了振动，用于计算高达 80 英里/小时的断层传播速度。 图片来源：Olinger 等人/AGU Advances

“冰架对南极冰盖其余部分的稳定性有着重要的影响。”奥林格说，“如果冰架破裂，其后面的冰实际上会加速。”“这种破裂的过程基本上就是南极冰架的方式。”工作。”创造巨大的冰山。

在南极洲的其他地区，断层通常会在数月或数年内形成。 但在像松岛冰川这样快速变化的环境中，这种情况可能会发生得更快，研究人员认为南极洲西部冰盖已经在那里形成。 转折点已经过去 当它塌陷入海时。

监测冰川变化的挑战

卫星图像提供持续的反馈。 但绕地球运行的卫星每三天才会经过地球上的每个点。 很难确定这三天会发生什么，特别是考虑到脆弱的南极冰架的危险景象。

在这项新研究中，研究人员结合了多种工具来了解断层的形成。 他们使用了 2012 年其他研究人员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。

冰川冰在短时间内表现得像固体，但在长时间尺度上更像粘性液体。

奥林格说：“裂缝的形成更像是打碎玻璃，还是更像打碎橡皮泥？这就是问题所在。我们对这一事件的计算表明，它与打碎玻璃非常相似。”

海水的作用和未来的研究

奥林格说，如果冰是一种简单的脆性材料，它会分解得更快。 进一步的研究指出了海水的作用。 裂缝中的海水使空间保持开放，抵抗冰川的内陆力量。 由于海水具有粘度、表面张力和质量，因此它无法立即填充空隙。 相反，海水填充开口裂缝的速度有助于减缓裂缝的扩展。

奥林格说：“在我们提高大型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基于物理学的良好理解。”

参考文献：“海洋耦合限制了最快冰架裂纹传播事件的破裂速度”，作者：Stephanie D. 奥林格和布拉德利 B. 利波夫斯基和马伦 A. 德诺尔，2024 年 2 月 5 日， 由阿拉伯海湾大学提供。
编号：10.1029/2023AV001023

该研究由美国国家科学基金会资助。 共同作者是 Brad Lipofsky 和 ​​Marine Degnole，他们都是威斯康辛大学地球与空间科学系的教员，在哈佛大学期间就开始提供工作建议。