研究发现冰流对压力的敏感度超过以往的想象

根据麻省理工学院研究人员的一项新研究，冰川的流动速度对压力比以前的计算更加敏感，该研究颠覆了几十年来用于描述冰流的方程式。这里的压力指的是作用在南极冰川上的力量，它主要是受重力的影响。

据悉，重力会将冰拖向低海拔地区。冰川动力学和遥感小组的博士生、该研究的论文第一作者Joanna Millstein指出，粘性冰川的流动“真的类似于蜂蜜”，“如果你把蜂蜜挤在一块烤面包的中心，它在向外渗出之前会堆积在那里，这跟冰发生的运动完全相同。”

Millstein和她的同事们提出的对方程式的修改应该能改善对冰川的冰流进行预测的模型。这可以帮助冰川学家预测南极的冰流可能对未来的海平面上升做出怎样的贡献，不过Millstein表示，方程的改变不太可能会使海平面上升的估计值超过气候变化模型下已经预测的最大水平。

Millstein说道：“尽管我们对来自南极洲的海平面上升的几乎所有不确定性都跟冰流的物理学有关，所以这将有望成为对这种不确定性的制约。”

这篇发表在《Nature Communications Earth and Environment》上的论文的其他作者包括麻省理工学院地球、大气和行星科学系的Cecil and Ida Green职业发展教授Brent Minchew以及利兹大学的大学学术研究员Samuel Pegler。

大数据的好处

所谓的方程式--称为格伦流动定律(Glen's Flow Law)是描述粘性冰流的最广泛使用的方程。据Millstein介绍称，它是由英国科学家J.W.Glen在1958年开发的，他是20世纪50年代从事冰流物理学研究的少数冰川学家之一。

由于直到最近在野外工作的科学家相对较少，再加上大多数大型冰川冰原的偏远和不可接近性，直到最近才有很少的尝试在实验室外校准格伦流动法。在最近的研究中，Millstein和她的同事们利用了南极冰架的大量新卫星图像修改了流动法的应力指数。

Millstein说道：“2002年，南极洲的这个主要冰架（拉森B）倒塌了，而我们从那次倒塌中得到的只是两张间隔一个月的卫星图像。现在，在同一地区，我们可以每六天获得一次（图像）。”

Millstein指出，新分析表明--南极洲最具活力、变化最快的地区的冰流--冰架，它基本上挡住并拥抱着大陆冰的内部--对压力的敏感度比通常认为的要高。她乐观地认为，不断增长的卫星数据记录将有助于在未来捕捉南极洲的快速变化并提供对冰川潜在物理过程的洞察力。

但研究人员指出，压力并不是影响冰流的唯一因素。流动规律方程的其他部分代表了温度、冰粒大小和方向的差异以及冰中含有的杂质和水--所有这些都可以改变流速。Millstein称，像温度这样的因素在了解冰流如何影响未来的海平面上升方面可能特别重要。

应力下的裂缝

另外，Millstein及其同事还在研究冰原崩溃的力学，这涉及到跟用于理解冰流问题的不同的物理模型。Millstein表示：“冰的开裂和破碎是我们现在正在研究的，其使用应变率观察。”

据了解，研究人员使用InSAR即由卫星收集的地球表面的雷达图像来观察冰原的变形，它可以用来对应变进行精确测量。通过观察具有高应变率的冰区，研究人员希望能更好地了解裂缝和裂隙传播以引发崩塌的速度。

查看全文

作者最近更新