由于错误的假设,南极冰崖的海平面上升可能被高估了

时间:2019-10-22 17:08 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

由于错误的假设,南极冰崖的海平面上升可能被高估了

  研究发现,即使最高的冰崖也应支撑自身重量,而不是灾难性地塌陷。

  南极洲的冰原跨度接近美国连续性地区的两倍,其陆地边界被庞大的漂浮式冰架所支撑,该架延伸了数百英里,延伸至南洋的冰冷水域。当这些冰架塌陷到海洋中时,它们会沿着南极洲的边缘露出高耸的冰崖。

  科学家们认为,高度超过90米(大约是自由女神像的高度)的冰崖将在自身重量的作用下迅速坍塌,到本世纪末将导致超过6英尺的海平面上升,足以完全淹没波士顿和其他沿海城市。但是现在,麻省理工学院的研究人员发现,这种特殊的预测可能被高估了。

  在今天发表在《地球物理研究快报》上的一篇论文中,研究小组报告说,要使90米高的冰崖完全坍塌,支撑悬崖的冰架必须在数小时之内(即速度达到在现代记录中还没有观察到冰的流失。

  麻省理工学院的研究生菲奥娜·克莱尔(Fiona Clerc)说:“冰架厚约一公里,有的像得克萨斯州那么大。” “要陷入真正高大的冰崖的灾难性故障,您必须在数小时内拆除这些冰架,无论气候变化如何,这似乎都不大可能。”

  

由于错误的假设,南极冰崖的海平面上升可能被高估了

 

  Getz冰架从Getz冰川沿着南极海岸倒入海洋时,延伸到海洋中数英里。冰架的垂直面将近200英尺高,估计会延伸到海面以下1000英尺。这张照片是在IceBridge任务飞行期间从美国宇航局的DC-8飞行科学实验室拍摄的。图片来源:NASA / Dick Ewers

  研究人员发现,如果支撑的冰架在更长的几天或几周而不是几小时内融化,研究人员就会发现,剩下的冰崖不会在自身重量的作用下突然破裂并坍塌,而是会缓慢地流出,例如从大坝中释放出来的冷蜂蜜山。

  麻省理工学院地球,大气与行星科学系助理教授布伦特·明切(Brent Minchew)表示:“目前从南极海平面上升的最坏情况是基于这样的想法,即高于90米的悬崖会灾难性地倒塌。” “我们是说基于悬崖失败的情况可能不会持续下去。那是一线希望。就是说,我们必须小心呼吸。还有许多其他方法可以使海平面快速上升。”

  克莱尔(Clerc)是新论文的主要作者,同时是Minchew和波士顿学院的Mark Behn。

  傻腻子般的行为

  在气候变暖的情况下,南极洲的冰架塌陷到海洋中时,它们暴露出高耸的地面冰壁或陆地上的冰。没有冰架的支撑,科学家们认为,非洲大陆很高的冰崖会坍塌,塌陷到海洋中,从而使更高的崖壁暴露在内陆,而内陆本身将崩溃并坍塌,从而引发失控的冰原撤退。

  如今,地球上没有比90米高的冰崖,科学家们认为这是因为任何比此高的冰崖都无法支撑自身的重量。

  克莱尔(Clerc),米切夫(Minchew)和贝恩(Behn)采取了这一假设,想知道在90米及以上的冰崖是否会在什么条件下物理塌陷。为了回答这个问题,他们开发了一个简单的矩形冰块模拟,以表示理想化的冰原(陆地上的冰),最初由同样高的冰架(水上的冰)支撑。他们通过以不同的速率收缩冰架并观察裸露的冰壁如何随时间变化来进行模拟。

  在他们的模拟中,他们根据麦克斯韦的粘弹性模型设置了机械性能或冰的行为,该模型描述了材料从弹性的,橡胶状的响应转变为粘性的,类似蜂蜜的行为的方式,具体取决于其是否快速或缓慢加载。粘弹性的一个典型例子是傻腻子:如果将一个傻腻子球放在桌子上,它会像粘性液体一样缓慢地塌陷成水坑;如果将其快速拉开,它会像弹性固体一样撕裂。

  事实证明,冰也是一种粘弹性材料,研究人员将麦克斯韦粘弹性纳入他们的模拟中。他们改变了支撑冰架的去除速度,并预测了冰壁是像弹性材料一样破裂和塌陷,还是像粘性液体一样流动。

  他们模拟了从0到1,000米的各种起始高度或冰厚度的影响,以及各种时间尺度的冰架坍塌。最后,他们发现,暴露出90米高的悬崖时,只有在几个小时内迅速将支撑冰架移走后,悬崖才会迅速碎成碎片。实际上,他们发现这种行为适用于高达500米的悬崖。如果在更长的几天或几周内将冰架移走,那么高达500米的冰崖将不会因自身重量而倒塌,而是会像冰冻的蜂蜜一样缓慢脱落。

  逼真的画面

  结果表明,地球最高的冰崖不太可能发生灾难性倒塌并引发失控的冰原撤退。这是因为,至少如现代记录所示,冰架消失的最快速度是数周而不是数小时,正如科学家在2002年观察到的那样,当时他们捕获了拉森B冰坍塌的卫星图像。架子-从南极洲爆发的一块与罗德岛岛一样大的冰块,在两周的时间内破碎成数千个冰山。

  “当Larsen B倒塌时,这是一个非常严重的事件,发生了两周,与我们特别担心的那些相比,这是一个很小的冰架,” Clerc说。“因此,我们的工作表明,悬崖崩塌可能不是我们在不久的将来会引起海平面大量上升的机制。”

  这项研究部分得到了美国国家科学基金会的支持。



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