阿蒙森海板块的变化

冰流C的关闭是非线性行为在特定冰川盆地可能存在的明确证据,但Wingham等人(1998年)在南极洲西部阿蒙森海部分的表面高程变化的发现,重新引发了关于一种更严重的非线性行为的辩论,这种行为可能决定着整个南极西部冰盖的命运。

即使当南极洲地图, Weertman(1974)提出了冰架与海平面以下冰原交界处的理论分析。这表明,接地线永远不可能是稳定的,而是始终处于迁移的过程中,要么向海洋迁移到大陆架边缘,要么向内陆迁移。内陆迁移导致了搁浅冰的加速和变薄,最终可能导致冰盖的完全崩溃,因为越来越大的区域变薄到足以漂浮并崩解成冰山。由于南极西部冰盖的大部分都建立在低于海平面的岩石上,因此有人认为这片冰盖最容易崩塌(Thomas et al., 1979)。这种脆弱性可以从静水覆盖层图(图42.9)中看到,图中显示了冰盖在海平面以下岩石上的每个部分保持冰盖与基岩接触所需的冰厚度。特别是,补给阿蒙森海的南极西部冰盖的部分被认为特别容易崩塌,因为它有一个特别低的分水岭,位于海平面以下几千米的基岩上(Hughes, 1981),而且只有狭窄的冰架来支撑冰盖。

图42.9目前位于海平面以下岩石上的南极冰盖地区的静水压覆盖层(干板)。冰盖上没有阴影的区域表示高于海平面的区域。简单地说,任何特定区域的干舷都表示冰盖开始漂浮之前所需的厚度变化。(见www.blackwellpublishing.com/彩色版骑士)

图42.9目前位于海平面以下岩石上的南极冰盖地区的静水压覆盖层(干板)。冰盖上没有阴影的区域表示高于海平面的区域。简单地说,任何特定区域的干舷都表示冰盖开始漂浮之前所需的厚度变化。(见www.blackwellpublishing.com/彩色版骑士)

表42.1南极冰盖阿蒙森海部分报告的盆地尺度变化

参考

数据源

观察

段时间的

结论

观察

(Wingham ers - 1,2 1992-1996年平均表面下降0.12±0.01 mof -1

等,1998)松岛盆地非沿海部分测高

从冰川到史密斯冰川

(Shepherd ers - 1,2证实了1992-1999年松树岛的平均变薄

冰川盆地海拔为0.11±0.01 m -1

流域尺度的明显不平衡可能是由降雪变化引起的,也可能是由动态变化引起的

(Wingham ers - 1,2 1992-1996年平均表面下降0.12±0.01 mof -1

等,1998)松岛盆地非沿海部分测高

从冰川到史密斯冰川

(Shepherd ers - 1,2证实了1992-1999年松树岛的平均变薄

冰川盆地海拔为0.11±0.01 m -1

(Shepherd ers - 1,2 1991-2001年Pine Island盆地的平均地表下降

等,2002)冰川到史密斯冰川的高度变化速率为0.09±0.02 m -1。

但是这个信号以降低> 1mir -1的速度为主流动的冰河流和支流上约50cm -1,盆地内部变化不明显

流域尺度的明显不平衡可能是由降雪变化引起的,也可能是由动态变化引起的

尽管存在于全球海平面记录中的冰盖可能迅速退缩的证据是不可否认的,但海洋冰盖的普遍不稳定并没有被普遍接受。例如,Weertman(1974)的原始分析没有包括冰流等因素,这些因素可能会使接地线达到中性平衡,在这种平衡中坍塌并非不可避免(Hindmarsh & Le Meur, 2001)。尽管有些人认为Pine Island和Thwaites盆地的地表下降是紧急崩塌的证据,但Wingham等人(1998)在解释时非常谨慎。他们指出,在这段时间内,与预期的降雪变化相比,海拔变化并不罕见

“降雪量的变化肯定与体积减少有关。”

争论仍未解决,但Wingham等人(1998)的结果提供了第一个明确的证据,表明南极西部冰盖的很大一部分正在以可测量的速度变薄。再加上Rignot(1998)观察到松岛冰川的一部分接地线正在退缩,促使许多研究人员将重点放在这一地区,并更详细地调查变化及其原因。表42.1和42.2总结了松岛冰川流域尺度不平衡和特殊变化的结果,出现的模式是一致的,如果还不能完全解释的话。

表42.2松岛冰川最近报告的变化

参考

数据来源

(Rignot, 1998) ERS-i InSAR

里戈诺特(2002)

(宾德谢德勒,2002)

ERS-i, 2 altimetry

ERS-i, 2 InSAR

航空摄影,各种卫星图像

陆地卫星图像

ers - 1,2 SAR特征-

跟踪陆地卫星特征跟踪,eres1,2 InSAR

冻土中心线后退1.2±0.3kmyr 1,表明冻土变薄3.5±0.9 mir -1,干流平均变薄0.75±0.07 mir -1,最靠近冻土线处变薄速度最大,周围变化较小。1996-2000年间,冰川下游速度增加18±2%,加速速率增加。1992-1996年间,松岛冰川漂浮部分的冰面没有明显的迁移,尽管最近的图像显示裂缝比以前注意到的更深入内陆。

相邻冰架前缘的逐渐后退:接地线中心部分的进一步后退,意味着在8年时间里变薄21米。松岛冰川漂浮部分逐渐扩大(约5公里)进入相邻冰架

冰架变薄达134米,毗邻松岛冰川以北的新地区crevassing松岛冰川在8年的时间里以约12%的速度逐渐增加

两个大致相同的时期(1974-1987,和

1996-2000)在漂浮和地面冰川上的加速度(共22%)。这些加速时期被一段稳定流动时期隔开

1992 - 1996

1992-1999

1947 - 2000 1992 - 2000

1973-2001年(可能从1953年开始)

1973 - 2001 1992 - 2000

1974 - 2000

结论

在最近的时间尺度上首次发现冰川变薄太大,不可能是由降雪变化造成的,这表明可能是动态起源

确认有足够的动力变化,表明加速是冰川变薄的原因之一,尽管注意到冰川的漂浮部分仍在继续变薄,但并没有急剧退缩。表明可能会发生重大的海洋学变化

证实松岛冰川附近的冰架变薄和可能的海洋变化

早期结果的独立确认(Rignot et al., 2002)

冰川加速时间的细化和阶梯式变化的指示

总之,松岛冰川的大部分漂浮部分和邻近的冰架几十年来一直在变薄。这种变薄似乎与接地线后退的速度大体一致。在某些时期,冰川下游出现了明显的加速,这不太可能是由于降雪率的变化,甚至不可能是由于一般的侵蚀,因此一定是由于动态变化。它的邻居思韦茨冰川似乎没有加速,而是通过扩大而增加了流量(Rignot et al., 2002),松岛冰川和思韦茨冰川都达到了明显的负质量平衡。最近对整个阿蒙森海区域平均变薄的估计表明海平面上升约0.04毫米。然而,这主要是冰川沿海部分的变薄,有可能内陆部分根本没有变薄(Shepherd等,2002)。这一点,再加上松岛冰川的速度变化是最近才发生的,而且是在很短的时间内发生的,这应该使我们在预测这种负质量平衡将持续足够长的时间,从而对海平面产生重大影响时非常谨慎。

冰川变薄主要集中在冰川的下游部分,在邻近的几个盆地也有类似的情况,这意味着除了冰流c型不稳定之外还有其他原因。人们很容易怀疑海洋边界条件的变化是导致这一变化的根本原因,例如冰盖温水供应的增加,这将在冰川前沿产生区域性作用(Payne et al., 2004;Shepherd et al., 2004)。这一假设与松岛冰川附近冰架的变薄相吻合。然而,我们没有时间序列的海洋学测量可以证明这一点,而且很难排除这种变化是全新世冰盖持续逐步退缩的一部分,甚至是紧急崩塌的迹象的可能性。阿蒙森海部分变化的原因仍然不确定,但我们对可能导致这种变化的许多潜在因素的日益了解,现在应该使我们谨慎地将其解释为冰盖即将崩塌的证据。

继续阅读:一个来自南极洲西部福特山脉的例子

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