研究揭示了南极洲罗斯冰架下令人惊讶的融化模式

古代地质构造可能扮演未来的角色

日期:
2019年5月27日
资料来源:
哥伦比亚大学地球研究所
摘要:
科学家发现了一种古老的地质结构,限制了海水流动的地方,并揭示了当地洋流可能在冰架的未来撤退中发挥关键作用。

ROSETTA-Ice项目是对南极冰的一项为期三年的多机构数据收集调查,它汇集了前所未有的罗斯冰架,其结构及其随时间变化的情况。在今天发表在Nature Geoscience上的一项研究中,ROSETTA-Ice团队成员详细介绍了他们如何发现一种限制海水流动的古老地质结构。这一发现表明,当地洋流可能在冰架未来的撤退中发挥关键作用。

冰架是巨大的浮冰,减缓了南极冰流入海洋的速度。ROSETTA-Ice从巨大的罗斯冰架收集数据,这有助于减缓大约20%的南极洲冰层流入海洋 – 相当于全球海平面上升38英尺。南极洲的冰已经以加速的速度融化。预测随着行星继续变暖,冰架将如何变化,需要了解冰,海洋,大气和地质相互作用的复杂方式。

为了更好地了解这些过程,多学科的ROSETTA-Ice团队接近了罗斯冰架,就像探险者第一次访问新星球一样。该团队面临着如何从西班牙大小的地区收集数据的关键挑战,以及通常超过一千英尺厚的冰块阻止了更多传统的船舶海底调查。解决方案是IcePod,这是一种首创的系统,旨在收集极地区域的高分辨率数据。IcePod是在哥伦比亚大学的Lamont-Doherty地球观测站开发的,安装在货机上。它的仪器测量冰架高度,厚度和内部结构,以及下伏岩石的磁力和重力信号。

每次团队飞越冰架时,IcePod的磁力计(测量地球的磁场)都显示出平坦且几乎不变的信号。也就是说,直到冰架中间,当仪器活跃时,显示出很大的变化,就像心电图上的心跳一样。当团队绘制他们的结果时,很明显这个“心跳”总是出现在冰架的中间,确定了以前未映射的东南极和西南极之间的地理边界段。

然后,该团队使用IcePod对地球重力场的测量来模拟冰架下方海底的形状。“我们可以看到,地质边界使得南极东部的海底比西部深得多,这影响了海水在冰架下流动的方式,”拉蒙特研究科学家Kirsty Tinto解释说。野外探险,是该研究的主要作者。

利用冰架下的海床新地图,该团队运行了一个海洋环流模型及其对冰架融化的影响。与东部的阿蒙森海相比,温水穿过大陆架导致冰架快速融化,很少有温水流到罗斯冰架。在罗斯海(Ross Sea),来自深海的热量在寒冷的冬季大气层被开放的水域(称为Ross Shelf Polynya)移除,然后在冰架下流动。该模型显示,这种冷水融化了东部南极冰川的较深部分,但是由于古代构造边界的深度变化,它远离南极西部。

然而,在一个惊人的转折中,该团队发现,polynya也有助于沿着冰架前缘融化的夏季。这种融化在冰架内部结构的雷达图像中得到了证实。“我们发现罗斯冰架的冰损失和相邻的冰层的流动对冰锋过程的变化非常敏感,例如,如果海冰或云层减少,夏季变暖就会增加,”Laurie Padman说道。地球与空间研究的作者和资深科学家。

总体而言,结果表明,用于预测未来气候中南极冰损失的模型必须考虑改变冰锋附近的局部条件,而不仅仅是温暖深水循环的大规模变化。“我们发现,我们需要了解这些本地流程才能做出合理的预测,”Tinto说。

ROSETTA-Ice项目合作伙伴包括哥伦比亚大学Lamont-Doherty地球观测站,加州大学圣迭戈分校Scripps海洋研究所,科罗拉多大学,地球与空间研究和新西兰GNS科学。实地工作得到了美国南极计划和纽约空军国民警卫队,新西兰商业创新和就业部以及新西兰南极研究所的支持。ROSETTA-Ice由国家科学基金会,摩尔基金会和旧约克基金会资助。

材料来源:

相关材料Earth Institute at Columbia University. Original written by Marie DeNoia Aronsohn. 提供,文章经《科学的杂志》整理,在格式和长度上可能有所变化。


期刊参考文献:

  1. K. J. Tinto, L. Padman, C. S. Siddoway, S. R. Springer, H. A. Fricker, I. Das, F. Caratori Tontini, D. F. Porter, N. P. Frearson, S. L. Howard, M. R. Siegfried, C. Mosbeux, M. K. Becker, C. Bertinato, A. Boghosian, N. Brady, B. L. Burton, W. Chu, S. I. Cordero, T. Dhakal, L. Dong, C. D. Gustafson, S. Keeshin, C. Locke, A. Lockett, G. O’Brien, J. J. Spergel, S. E. Starke, M. Tankersley, M. G. Wearing, R. E. Bell. Ross Ice Shelf response to climate driven by the tectonic imprint on seafloor bathymetry. Nature Geoscience, 2019; DOI: 10.1038/s41561-019-0370-2
引用此页:
Earth Institute at Columbia University “研究揭示了南极洲罗斯冰架下令人惊讶的融化模式” 科学的杂志,2019年05月28日。 http://www.kexuede.com/post/2019/050525552177/

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