研究称加速融化的速度正使格陵兰冰盖成为世界上最大的“水坝”

发表于 3年以前 | 总阅读数：744 次

由剑桥大学领导的一个国际科学家小组发现，融水从冰盖表面下降到冰床--一公里或更低--的效果是迄今为止世界第二大冰原下面最大的热源，导致其底部惊人的高熔化率。

融水的润滑作用对冰川的运动和排入海洋的冰量有很大影响，但直接测量一公里冰层下的状况是一个挑战，特别是在格陵兰岛，那里的冰川是世界上移动最快的冰川之一。

由于缺乏直接测量，因此很难了解格陵兰冰盖的动态行为并预测未来的变化。由于冰的损失与融化和排放有关，格陵兰冰盖现在是全球海平面上升的最大单一“贡献者”。

现在，在《美国国家科学院院刊》上发表的一项研究中，由剑桥大学领导的团队发现，在表面形成的融水的重力能量在通过冰上的大裂缝转移到基地时被转化为热量。

每年夏天，随着气温的上升和日照的增加，格陵兰冰盖的表面会形成成千上万的融水湖和溪流。这些湖泊中的许多很快就排到了冰盖底部，通过冰上形成的裂缝和大裂缝落下。由于溪流和河流的持续供水，地表和床面之间的连接经常保持开放。

作为欧盟资助的RESPONDER项目的一部分，来自剑桥大学斯科特极地研究所的Poul Christoffersen教授一直在研究这些融水湖，它们如何以及为什么如此快速地排水，以及随着全球气温的不断上升，它们对冰盖的整体行为所产生的影响。

目前的工作，包括来自亚伯大学的研究人员，是一项为期七年的研究的高潮，该研究集中在斯托尔冰川，格陵兰冰盖最大的“出口”之一。

Christoffersen说：“在研究冰盖和冰川的基底融化时，我们关注的是热源，如摩擦、地热能、水结冰时释放的潜热和进入冰层的热损失。但是，我们没有真正研究过的是由排泄的融水本身产生的热量。在表面形成的水里储存着大量的引力能量，当它落下时，这些能量必须去到某个地方。”

为了测量基底融化率，研究人员使用了相位敏感的无线电回波探测，这是英国南极调查局开发的一项技术，以前曾用于南极洲的浮动冰层。

第一作者Tun Jan Young博士说：“我们不确定这项技术在格陵兰岛快速流动的冰川上是否也能发挥作用。”他在斯托尔冰川上安装了雷达系统，作为他在剑桥大学的博士论文的一部分。“与南极洲相比，冰的融化真的很快，而且夏天有大量的融水，这使工作变得复杂。”

用雷达观察到的基底融化率往往与用气象站在表面测量的融化率一样高：然而，表面接受来自太阳的能量，而基底则没有。为了解释这些结果，剑桥大学的研究人员与加州大学圣克鲁兹分校以及丹麦和格陵兰地质调查局的科学家合作。

研究人员计算出，在2014年夏天，每天有多达8200万立方米的融水被转移到斯托尔冰川的河床上。他们估计，在融化高峰期，下降的水所产生的能量与世界上最大的水力发电站--中国三峡大坝所产生的能量相当。格陵兰冰盖的融化面积在盛夏时节扩大到近100万平方公里，它产生的水电比世界十大水电站的总和还要多。

Christoffersen说：“考虑到我们在高纬度地区目睹的气候变化，这种形式的水电可以很容易地增加一倍或两倍，而我们在估计冰原对海平面上升的贡献时，甚至还不包括这些数字。”

为了验证雷达系统所记录的高基底融化率，该团队整合了安装在附近钻孔中的传感器的独立温度测量。在基底，他们发现水的温度高达0.88摄氏度，这对于熔点为-0.40度的冰盖基底来说是出乎意料的温暖。

“钻孔观察证实了融水在撞击床面时加热，”Christoffersen说。“原因是基底排水系统的效率比将水带过冰层的裂缝和导管低得多。排水效率的降低导致水本身的摩擦加热。当我们把这个热源从我们的计算中剔除时，理论上的融化率估计整整出了两个数量级。落水产生的热量正在自下而上地融化冰块，而我们报告的融化率是完全前所未有的。”

该研究提出了冰层质量损失机制的第一个具体证据，这还没有包括在全球海平面上升的预测中。虽然高融化率是在携带地表水的冰川下排水路径中产生的热量所特有的，但格陵兰岛产生的地表水量是巨大的，而且在不断增长，几乎所有的水都排到了床面。