研究人员构建了格陵兰冰盖运动的更详细图片

研究人员发现，格陵兰岛冰川的运动比以前想象的要复杂得多，在含有少量水的温暖冰区变形，通常被认为是由冰与下方基岩相遇的地方滑动引起的运动。

由剑桥大学领导的国际研究小组使用基于格陵兰冰盖早期光纤测量的计算机建模技术，对世界第二大冰盖的行为进行了更详细的描述。

他们的研究结果发表在《科学进展》杂志上，可用于更准确地预测格陵兰冰盖将如何继续应对气候变化。

自1980年代以来，格陵兰冰盖造成的质量损失增加了六倍，现在是全球海平面上升的最大单一因素。大约一半的质量损失来自地表融水径流，而另一半是由快速流动的冰川直接排放到海洋中的冰驱动的。

由欧洲研究理事会资助的RESPONDER项目正在利用物理测量和计算机建模的组合来探索格陵兰冰盖的动力学。

目前的研究建立在 RESPONDER 团队在 2021 年使用光纤电缆报告的早期观察结果的基础上。在这项工作中，研究小组发现冰盖的温度不会像平滑的梯度一样变化，而是更加异质，高度局部变形的区域进一步使冰变暖。

钻孔测量还显示，底部的冰含有少量 - 高达大约百分之二 - 的水。在冰盖的某些部分，这种混合冰水层，称为温带冰，厚约8米，但在其他地区，厚达70米。

“即使是少量的水的添加也会大大软化冰，将其转化为具有显着改变机械特性的独特材料，”第一作者Robert Law博士说，他在剑桥斯科特极地研究所完成这项工作，现在在卑尔根大学。“我们想知道为什么这一层的厚度变化如此之大，因为如果我们不完全理解它，我们的冰盖行为模型将无法完全捕捉自然界中发生的物理过程。

“冰川运动的教科书观点是，它发生在基底滑动和内部变形的整齐分区中，并且两者都很好理解，”共同作者和RESPONDER项目负责人Poul Christoffersen教授说，他位于SPRI。“但这不是我们用新技术仔细观察钻孔时观察到的。由于过去观测结果不那么详细，很难真正很好地了解冰盖的运动方式，用计算机模型复制它甚至更具挑战性。

Law，Christoffersen和他们来自英国，美国，瑞士和法国的同事基于他们早期的钻孔测量开发了一个模型，可以解释所有新的观测结果。

重要的是，它们解释了冰底景观的自然变化，在格陵兰岛，冰底到处都是岩石丘陵，盆地和深峡湾。研究人员发现，当冰川在大型障碍物或山丘上移动时，有时会产生变形和加热效应，有时会从冰盖底部延伸数百米。以前，模型中省略了这种效果。

“冰基上的应力在这些山丘的顶部最高，这导致更多的基底滑动，”Law说。“但到目前为止，大多数模型还没有考虑到景观中的所有这些变化。

通过结合这些变化，研究人员开发的模型表明，当冰川在景观上移动时，无论冰川本身是快速移动还是缓慢移动，都会形成可变的温带冰层。这种温带冰层的厚度与早期的钻孔测量结果一致，但与用于预测冰盖海平面上升的标准建模方法有很大不同。

“由于这种丘陵景观，冰可以从几乎完全滑过其底部到几乎完全滑动，在短短几公里的距离内，”Law说。“这直接影响热结构 - 如果你的基底滑动较少，那么你就会有更多的内部变形和加热，这可能导致温带冰层变厚，改变冰在大面积上的机械性能。这种温带基底冰层实际上可以像山丘之间的变形桥一样，促进其正上方更冷的冰的快速运动。

研究人员希望利用这种改进的理解，为用于预测未来海平面上升的冰盖模型建立更准确的冰运动描述。

该研究部分由欧盟和自然环境研究委员会(NERC)资助，自然环境研究委员会(NERC)是英国研究与创新(UKRI)的一部分。