南极洲的融水湖泊
一个由来自英国与美国研究人员组成的研究团队测量了南极洲麦克默多冰架对其表面融水湖泊在充水与排水时的弯曲响应程度。这种类型的弯曲在之前已经有过假说和计算机模型的模拟，但在这一领域内这是该现象首次被测量。研究结果发表在期刊《自然通讯》上。
该结果指出，表面融化与南极冰架的弱化之间存在联系。南极半岛近期的冰架断裂可能至少有一部分是由大气变暖产生的大量表面融水触发的，该研究结果支持了这种观点。
随着气候持续变暖，在接下来的一个世纪中，越来越多的冰架可能会变得容易弯曲、断裂和破碎。
南极大陆大部分都被南极冰盖所覆盖，冰盖厚达4公里，冰的含量足够将全球海平面提升约58米。南极大陆的大部分地区在一年中的大部分时间里，气温远低于零度，冰面始终冻结。但大约75％的冰盖被漂浮的冰架所环绕，这些冰架厚达一公里，大部分位于海平面以下，但有数十米突出于水面之上。在夏季，当气温升至冰点以上时，这些冰架的表面容易融化。
“人们很早以前就知道冰架上的地表水，”研究的共同作者，来自剑桥斯科特极地研究所（SPRI）的Ian Willis博士说，“100多年前，沙克尔顿的尼姆罗德队和斯科特英国南极探险队的北方队成员在南森冰架上绘制并记录了水，该处距我们在McMurdo冰架上做研究的位置约300公里。过去几十年来，每年夏天都可以通过卫星图像在许多冰架上观察到大范围的表面融水。”
地表水可能使冰架不稳定到怎样的程度尚不完全清楚，尤其是在夏季，更温暖时产生的融水也更多。如果冰架的坡度足够陡峭，水可能会经由大型地表河流从冰架流到海洋，从而减轻潜在的不稳定性。
如果水在冰架的表面凹陷处积聚形成大型湖泊，就会产生危险。水的额外重量会压在浮冰上，导致它进一步沉入海中。相应地，在湖的边缘，冰将会向上弯曲。“如果湖水随后排出，那么冰架将向后弯曲，将原来湖泊的位置抬升起来，让边缘位置下沉。” 同样来自SPRI的第一作者Alison Banwell博士说，“正是这种湖泊的充水和排水过程导致冰架弯曲，如果应力足够大，也可能发展出裂缝。”
Banwell与来自芝加哥大学的共同作者Doug MacAyeal教授此前曾表示，数百个湖泊的充水和排水可能导致了2002年Larsen B冰架的灾难性破裂，当时有3,250平方公里的冰块在几天之内消失。
“我们已经能够通过融水负荷引起的断裂机制来模拟该冰架的快速解体。”Banwell说，“然而，问题在于没有人真正测量过该区域的冰架弯曲和断裂，我们无法完全约束模型中的参数。这也是我们开始尝试测量McMurdo冰架弯曲过程的部分原因。”
研究人员使用直升机、雪地机器和他们的双脚，装置了一系列压力传感器，用于监测在充水后会形成湖泊的表面凹陷中，水位的上升和下降。同时，他们也装置了用于测量冰架垂直运动的GPS接收器。
“为了获取数据我们做了很多工作，但它们揭示出了一个引人入胜的故事。”MacAyeal说，“大部分GPS信号都是由于海洋潮汐造成的，它使浮冰架每天两次上下移动几米。但是当我们移除这个潮汐信号后，我们发现一些GPS接收器先向下移动，然后在几个星期之后上升约一米，而在距离几百米之外的其他GPS几乎没有移动。下沉然后上升运动最明显的那些位于湖泊充水和排水的地方，而离湖泊远的地方相对而言几乎没有运动。这种差异的垂直运动表明冰架正在弯曲。我们已经预料到了这个结果，但是当我们发现它时，感觉仍然非常好。”
该团队希望他们的工作能够激励他人在南极洲周围的其他冰架上寻找弯曲和断裂的证据。 他们的工作还将有助于开发冰盖比例模型，可用于预测未来冰架的稳定性，并了解冰架尺寸的控制机制，因为它们可以缓冲来自南极洲的快速移动的冰块。随着冰架的缩小，它们背后的冰川和冰流将更快地流向海洋，导致全球海平面上升。
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编译：李华
审稿：alone
责编：唐林芳
期刊来源： 《自然通讯》
期刊编号： 2041-1723
原文链接：
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/02/190213081650.htm
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