当前位置： 首页» 新闻快讯 我院John Moore教授在地球科学顶级期刊Nature Geoscience上发文揭示气候影响冰川崩解机制 发布时间：Tue Dec 09 08:59:00 CST 2014

在未来一个世纪，冰盖融化和冰川崩解流入海洋的融水是海平面上升最大贡献因子之一。尽管冰川崩解是海平面上升最本质的贡献因子，但是在面对未来气候变化问题时，研究冰川崩解仍是一个重大的挑战。

 

针对这一重大科学问题，我院首席科学家John Moore教授在地球科学顶级期刊Nature Geoscience上发文解释气候变化背景下冰川崩解过程。

 

文章通讯作者John Moore教授解释说：“在我们这项新的工作中，我们结合了来自斯瓦尔巴群岛、阿拉斯加、格陵兰岛和南极区域的野外数据和理论、计算机模拟结果。”

 

“我们发现类似于地震现象，尺度从1 m³到1×1012 m³的冰川崩解事件和计算机对数以百万个冰块碎片的模拟结果都遵从统一的统计规律。自然界中这种跨越12个数量级仍有相似规律的现象真的很神奇－例如，地震现象只跨越了8个数量级。”

 

不同数量级具有相似规律揭示了崩解的冰川和冰盖行为具有“自组织临界系统”（self-organised critical systems）特点，即冰川和冰盖对气候和地形变化响应时，其变化可以发生亚临界前进和超临界后退两种状态。

 

这意味冰川崩解对驱动因子显著敏感。气候的细微变化对冰川意味着可以引起其小至微小崩解，大致整个冰架的分解的响应行为。

 

这解释了在逐渐变暖的极地地区常见的突然冰架崩解和潮水冰川后退现象。

 

该文研究结果和理论框架将会提高未来海平面升高预测精度。

 

有关研究结果是由芬兰－瑞典－美国－中国科学家共同完成的。论文合作单位如下：芬兰科学计算中心; 拉普兰大学北极中心；芬兰气候研究所和芬兰于韦斯屈莱大学物理学院和纳米科学中心。瑞典乌普索拉大学。美国科罗拉多大学北极和高山研究中心；美国阿拉斯加科学中心，美国地质调查局和美国德克萨斯大学地球物理研究中心。

 

 

附中文摘要：

 

自组织临界系统—崩解冰川末端

摘要：

在未来一个世纪内，冰盖融化和冰川崩解流入海洋的融水是海平面上升最大贡献因子之一。控制快速且非线性变化的崩解冰川流量的因子了解较少，因此在气候驱动陆地冰川预测模式中很难将崩解冰川流量部分耦合。本文中，我们分析了来自斯瓦尔巴群岛，阿拉斯加，格陵兰岛和南极区域有关冰川崩解的全球性分布数据集，并结合第一定律和基于粒子的数值崩解模型，来探究崩解事件大小和间隔时间。我们发现冰川脆性断裂引起的崩解受指数定律分布控制，这与标准阿贝尔沙堆模型（Abelian sandpile model）崩解的指数定律是一致的。两者的相似性揭示了崩解冰川末端在对气候和地形条件变化时，表现出自组织临界系统特点，即其响应可以发生亚临界前进和超临界后退两种变化。对逐渐升温环境的响应，突发性的冰架崩塌和潮水冰川后退行为，与系统对外界驱动因子响应时，该系统在临界点附近波动的行为一致。我们提出自我组织临界（self-organised criticality）为冰川崩解和海平面预测提供了理论框架。

 

论文引用格式：

Åström, J.A., D. Vallot, M. Schäfer, E.Z. Welty, S. O'Neel, T.C. Bartholomaus, Y. Liu, T.I. Riikilä, J. Timonen, T. Zwinger and J. C. Moore (Paper in Press), Termini of calving glaciers as self-organised critical systems, Nature Geoscience doi: 10.1038/ngeo2290, http://dx.doi.org/10.1038/ngeo2290

 

 

 

海上冰块崩解的计算机模拟图像。现实中冰块位置应在继续偏左的陆地。由于冰块被裂缝减弱，计算机模拟是在数百万个体积为立方米的小冰块上完成的。

 

 

阿拉斯加冰川悬崖崩解入海鸟瞰图（冰川悬崖前段被各种大小冰川碎片覆盖）。

拍摄者：E. Welty

 

 

冰川崩解事件（拍摄者：T. Bartholomaus）

 

 

论文全文见：http://www.nature.com/ngeo/journal/v7/n12/full/ngeo2290.html

 

 

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