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摘要

随着全球气候变暖,冰架表面的融水增加可能会触发冰架崩塌,加速全球海平面上升。表面河流的形成如果能有效排走融水,也可能有助于防止冰架崩塌。在这里,我们展示了格陵兰西北部彼得曼冰架表面河流演变成冰架河口的演变观测,并在附近的雷德冰架上发现了第二个河口。这种表面水文过程可以促进断裂并增强冰架崩解。在彼得曼河口,观察到海冰在上游河口处汇聚,表明了流动方向的逆转。在周围的冰景冻结后,海水仍持续存在于河口中。沿着彼得曼河口的底部,从崩解前沿开始的线性裂缝沿着通道向上游传播。类似的沿着河口通道的裂缝塑造了彼得曼和雷德冰架上过去的大型直线崩解事件。在一个变暖的世界中,表面融化的增加将增强河流侵蚀,促进河口发展,沿冰架前沿的纵向断裂正交于冰架前沿,并增加直线崩解。河口可能在接下来的半个世纪内出现在南极洲,导致冰架崩解增加,加速冰层损失和全球海平面上升。

研究的重要性

  1. 冰架稳定性与全球海平面上升:冰架的稳定性直接关系到全球海平面的变化,是气候变化研究的重要组成部分。
  2. 表面水文学对冰架稳定性的影响:了解表面河流和河口如何影响冰架的稳定性,对预测冰架未来的变化至关重要。

前人研究与不足

  • 相关研究

    • Kingslake et al. (2017) 观察到南极冰架上的融水广泛流动。
    • Bell et al. (2017) 发现南极冰架可能通过表面河流的融水排出而稳定。
    • Dow et al. (2018) 发现冰架底部的通道驱动活跃的表面水文学和冰架的横向断裂。
  • 不足之处

    • 之前的研究没有明确识别出冰架上的河口,对河口形成和其对冰架稳定性的影响理解有限。
    • 缺乏对冰架表面河流如何演变成河口的直接观测。

本文使用的数据和方法

  • 数据

    • DigitalGlobe卫星图像、Landsat数据、NASA Operation IceBridge (OIB)数据、气候模型Modèle Atmosphérique Régionale (MAR)输出、南极洲的DEM (REMA)。
  • 方法

    • 高分辨率卫星和航空图像分析。
    • 利用气候模型定性分析表面过程的趋势。
    • 通过测量图像中河流和河口的宽度,追踪其演变。

获得的结果

  • 观测到彼得曼冰架上的表面河流演变成河口,并且在雷德冰架上发现了第二个河口。
  • 河口的形成与冰架前沿的裂缝发展和直线崩解事件有关。
  • 预测在接下来的30年内,南极洲的冰架上可能会形成更多的河口。

本文创新之处及贡献

  • 创新之处

    • 首次识别出冰架上的河口,并研究了其对冰架稳定性的潜在影响。
    • 提出了“河口弱化”这一新概念,解释了河口如何促进冰架的直线崩解。
  • 贡献

    • 为理解冰架表面水文学对冰架稳定性的影响提供了新的视角。
    • 对未来南极冰架河口的发展及其对全球海平面上升的潜在影响进行了预测。

本文不足

  • 文章中并未明确指出研究的不足之处,但潜在的不足可能包括:
    • 预测模型可能过于简化,未考虑日内河流水文变化对侵蚀率的影响。
    • 对河口形成所需时间的估计存在不确定性,依赖于多个假设和参数。