文献阅读（二十二）
摘要翻译
本文研究了南极和格陵兰岛的冰架在形成冰山前的崩解过程。目前，冰盖模型面临的一个主要问题是缺乏基于物理的冰架崩解法则。冰架与海湾壁或海底高地的摩擦提供了冰盖流动的阻力；这种阻力的减少会导致冰盖流动加速，进而导致海平面上升。冰架的长度增加会增加侧摩擦和遇到海底高地的概率，而这些无法在没有崩解法则的情况下计算。我们假设沿流冰架的扩展是控制崩解的主要因素。为了验证这一假设，我们收集了不同冰架的新数据和已发表的数据（表S1），选择这些数据是为了代表性而非全面性。除了一些壮观的例子外，崩解通量远大于长度变化。因此，冰架前端的速度大致等于崩解通量（c），而沿流速度梯度给出了适当的扩展速率（e˙）。所有数据都避开了剪切边缘，主要位于中心线附近。结果与我们的假设一致。最佳幂律拟合为 c = 15,000e˙0.43 m/year，解释了91%的方差（对数-对数空间中的线性回归为62%）；使用 c = 12,000 e˙0.33 表示对扩展应力的线性依赖，解释了88%的方差（对数-对数为43%）。残差表明较窄的冰架崩解速度较慢。侧向剪切将裂缝开启应力从崩解前沿旋转开来，同时有利于较小的冰山和容易愈合的剪切裂缝。模型 c = 0.039(e˙w)1.9 m/year（半宽w以米为单位）解释了超过95%的方差（对数-对数空间中为92%）。崩解率与厚度H相关，但幂律拟合 c(H) 仅解释了69%的方差（对数-对数为84%）；涉及 c(e˙) 和 c(e˙w) 的拟合残差与H没有强相关性。尽管如此，扩展应力随H增加，人们可能会预期断裂，因此崩解，取决于变形工作完成的速率，因此与 e˙H 成正比。包括 (e˙wH) 的最佳拟合幂律为 c = 0.022(e˙wH)0.98 m/year；图1显示了通过原点的线性拟合 c = 0.016 e˙wH m/year，每个解释了89%的方差（对数-对数为93%）（SOM文本）。数据不允许在这些或其他可能的关系中进行选择，但后者是物理上有动机的并且简单。c随e˙增加的一个含义是，几乎所有未受支撑的冰架都将无条件不稳定，因为厚度（因此扩展速率）在流动方向上减小，但速度增加；崩解事件将冰架前沿移入更厚、更快扩展、因此更快崩解的冰中，这些冰供应得更慢。数值实验表明适当的支撑可以稳定冰架。这与观察结果一致：从足够快的输入足够薄（因此扩展缓慢）的冰中可以形成极长的“冰舌”，冰架通常观察到在支撑点附近终止，失去支撑后冰架迅速缩小。尽管我们没有学到完整的崩解法则，但我们建议，从冰架的相互比较中得出的关系可能比以往任何时候都更令人鼓舞，因此值得进一步测试，并在冰流模型中谨慎实施。
相关研究的重要性
- 海平面上升：冰架崩解是全球海平面变化的关键因素，了解其机制对于预测未来海平面变化至关重要。
- 气候变化研究：冰架崩解与气候变化紧密相关，研究崩解过程有助于理解全球气候变化的影响。
- 冰盖稳定性：了解冰架崩解机制对于评估冰盖稳定性和长期存续性至关重要。
前人研究及不足
- **Meier (1990)**：在《Sea-Level Change》中讨论了冰架崩解对海平面变化的影响，但未提出基于物理的崩解法则。
- **Dupont & Alley (2005)**：研究了冰架流动与崩解的关系，但未全面解释崩解过程的物理机制。
- 不足：缺乏一个全面的、基于物理的崩解法则，无法准确预测冰架崩解对海平面变化的影响。
本文使用的数据和方法
- 数据：收集了不同冰架的新数据和已发表的数据（表S1），包括冰架的厚度、半宽、速度等。
- 方法：通过最佳幂律拟合和线性回归分析，研究冰架崩解通量与冰架扩展速率之间的关系。
本文结果
- 结果：发现冰架崩解通量与冰架扩展速率的0.43次幂成正比，解释了91%的方差；冰架崩解率与冰架厚度、半宽和应变率的乘积成正比，解释了89%的方差。
本文创新之处及贡献
- 创新：提出了一个基于物理的冰架崩解法则，即冰架崩解通量与冰架扩展速率的幂律关系。
- 贡献：为冰流模型提供了一个可能的崩解法则，有助于更准确地预测冰架崩解对海平面变化的影响。
本文不足
- 数据限制：数据集并非全面，可能影响结果的普适性。
- 模型简化：模型假设沿流冰架扩展是控制崩解的主要因素，可能忽略了其他影响因素。