潮汐冰川為何以前所未有的速度消退?科學家發現新線索
俄勒岡州立大學的研究發現了海洋末端冰川快速消退的潛在原因:水下冰層中微小的加壓氣泡破裂。最近發表在《自然-地球科學》(Nature Geoscience)雜誌上的研究結果表明,冰川冰中充滿了加壓氣泡,其融化速度明顯快於沒有氣泡的海冰,也快於通常用來研究潮水冰川海冰界面融化速度的人造冰。 新的研究發現,水下冰川冰層中微小的加壓氣泡的破裂可能解釋了為什麼潮水冰川正在以驚人的速度後退。研究發現,這種有氣泡的冰川融化速度是無氣泡冰川的兩倍多,這表明有必要調整目前沒有考慮這些氣泡的氣候模型。 作者說,潮水冰川正在迅速後退,導致格陵蘭島、南極半島和全球其他冰川化地區的冰量損失。“我們早就知道冰川冰層充滿氣泡,”OSU 工程學院海岸工程助理教授、本研究負責人Meagan Wengrove 說。”只有當我們開始討論這一過程的物理學原理時,我們才意識到這些氣泡的作用可能不僅僅是在冰融化時在水下製造噪音。”冰川結冰是雪壓實的結果。當冰從冰川上層到達冰川深處時,雪花之間的氣泡被困在冰晶之間的孔隙中。每立方厘米大約有200個氣泡,這意味著冰川冰層中大約有10%是空氣。”這些氣泡與保存冰芯中研究的古代空氣的氣泡是一樣的,”合著者、冰川學家、OSU 地球、海洋和大氣科學學院教授Erin Pettit 說。”這些微小氣泡的壓力非常高,有時可達20 個大氣壓,是海平面正常大氣壓的20 倍。”阿拉斯加彼得斯堡附近萊孔特海灣的冰川冰面。資料來源:俄勒岡州立大學她補充說,當氣泡冰到達與海洋的交界處時,氣泡就會破裂,發出”啪啪”的聲響。冰川冰層中存在加壓氣泡的現象早已為人所知,但還沒有研究探討過氣泡對冰川與海洋交匯處融化的影響,儘管眾所周知氣泡會影響從工業到醫療等多個過程中的流體混合。這項研究中進行的實驗室規模實驗表明,氣泡可以解釋潮水冰川觀測到的融化率與預測的融化率之間的部分差異,Wengrove說:”在融化過程中,這些氣泡的爆裂及其浮力為海洋邊界層注入了能量。”研究人員了解到,冰川融化的速度是沒有氣泡的冰川融化速度的兩倍多。Pettit說:”雖然我們可以測量格陵蘭島過去十年的總體冰流失量,也可以從衛星圖像中看到每塊冰川的退縮情況,但我們還是要依靠模型來預測冰的融化速度。目前用於預測潮汐冰川冰洋界面冰融化的模型並沒有考慮到冰川冰中的氣泡。”作者指出,目前,美國國家航空航天局(NASA)提供的數據顯示,約60% 的海平面上升歸因於冰川和冰蓋的融水。Wengrove 說:”對於一個社區來說,為水位上升10 英尺制定計劃要比為水位上升1 英尺制定計劃困難得多。這些小氣泡可能會在理解未來關鍵氣候情景方面發揮巨大作用。”