? ? ? ?入海冰川，比如圖中的阿拉斯加的這個入海冰川，其水下部分的融化速度比科學(xué)家之前根據(jù)理論模型估計的快100倍。
最近，研究者使用一種新方法對一些冰川水下部分的融化速度進(jìn)行了測量，結(jié)果揭示了一個令人驚訝的事實：某些冰川的融化速度比科學(xué)家們之前認(rèn)為的要快100倍。
在近日發(fā)表于《科學(xué)》雜志上的一項新研究中，一個由海洋學(xué)家和冰川學(xué)家組成的團(tuán)隊對入海冰川及其動態(tài)過程獲得了新的認(rèn)識。
“他們發(fā)現(xiàn)正在發(fā)生的冰川融化與我們之前的一些假設(shè)存在相當(dāng)大的差別，”科羅拉多大學(xué)波德分校國家冰雪數(shù)據(jù)中心的冰川學(xué)家Twila Moon說，她沒有參與這項研究。
有些裂冰和融化是冰川從冬季到夏季的季節(jié)性轉(zhuǎn)變中都會經(jīng)歷的正常過程，甚至貫穿整個夏季。不過，氣候變暖加速了全球冰川的融化，可能是通過冰川的表面融化，也可能是通過冰川的水下融化。
冰川可以延伸到水下上百米，博伊西州立大學(xué)的冰川學(xué)家Ellyn Enderlin解釋說，她沒有參與這項研究。冰川水下部分融化速度的加快告訴我們，“冰川對海洋變化的敏感度遠(yuǎn)高于我們之前所以為的?！绷私獗ㄈ诨^程并準(zhǔn)確計算融化量對規(guī)劃海平面上升至關(guān)重要。
“能做到這一點我們非常興奮，我們本來沒有100%把握能完成這項研究，”俄勒岡大學(xué)的海洋學(xué)家、新研究的主要作者David Sutherland說。
長期監(jiān)測特定的冰川可以讓研究人員和高中生了解氣候變化導(dǎo)致的冰川融化情況。位于勒孔特灣附近的彼得堡高中的學(xué)生從1983年就開始收集勒孔特冰川終點位置的數(shù)據(jù)。幾年前，他們發(fā)現(xiàn)勒孔特冰川開始后退，這引起了阿拉斯加大學(xué)東南分校的科學(xué)家們的注意，激發(fā)他們對勒孔特冰川的消融進(jìn)行更深入的研究。
測量融化的冰川
Sutherland說，勒孔特冰川是一個理想的研究對象，因為對于入海冰川而言，這個冰川很容易靠近。勒孔特冰川的環(huán)境非常復(fù)雜，再加上該項目需要大量數(shù)據(jù)，所以海洋學(xué)家和冰川學(xué)家團(tuán)隊同時收集冰川的相關(guān)數(shù)據(jù)。
計算冰川融化的速度比測量一杯水中的冰塊的融化速度需要更多的技巧。對于冰川，你必須知道冰進(jìn)入峽灣的速度有多快，以及多大比例的冰川在融化，多少比例的冰川在斷裂或崩解。
“我原以為很簡單，理論上也說得通，” Sutherland笑著說。不過，即便是天氣好的時候，駕船進(jìn)入勒孔特峽灣（勒孔特冰川進(jìn)入海洋的地方）都很困難?？茖W(xué)家們在船上每天24小時連續(xù)工作了數(shù)周，每個科學(xué)家12小時輪一次班。
成群的高山山羊爬上山脊，鯨魚經(jīng)常出沒于峽灣，海鳥在水中嬉戲。“如果對天氣要求不高……那真是一個非常棒的地方，” Sutherland說。
在24米長的MV Stellar上，海洋學(xué)家們完成了水下聲納探測，就像測量海洋深度的那些設(shè)備一樣。不過，他們并未將聲納對準(zhǔn)海底，而是讓聲納傾斜，以收集冰川表面的水下部分的三維數(shù)據(jù)。
接下來，海洋學(xué)家們必須了解聲納在峽灣水域的傳播速度，以便做出準(zhǔn)確的計算。Sutherland解釋說，對水的性質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的“基本”測量很有必要，比如水的鹽度和溫度。在船的兩側(cè)懸掛超級昂貴的儀器有時會讓人感到緊張。
在連續(xù)兩個夏天里，科學(xué)家們不斷重復(fù)測量，每次科考都獲得了多次掃描數(shù)據(jù)。
“在夏天期間反復(fù)掃描整個冰川表面并不容易，”加利福尼亞大學(xué)爾灣分校的冰川學(xué)家Eric Rignot說，他沒有參與這項研究。
Rignot說，冰川前面有太多的冰意味著“船無法在冰中穿行”。有時，這意味著考察船忽然間不得不從勒孔特冰川表面撤退，而科學(xué)家們只能祈禱設(shè)備不掉入水中。
與此同時，一個由冰川學(xué)家組成的團(tuán)隊在可以俯瞰勒孔特冰川的山脊上宿營。他們“照看”著一個精密的雷達(dá)設(shè)備，用該設(shè)備測量冰川的自然運動。阿拉斯加大學(xué)東南分校的冰川學(xué)家、該研究報告的共同作者杰Jason Amundson說，研究者當(dāng)時使用了延時相機(jī)測量冰川的流動，以此了解冰川向海洋移動的速度。
Moon說，當(dāng)冰接近冰川的前端時，冰川就會加速移動，其前端則會墜入海洋。她把冰的運動比作擠一管牙膏：一旦牙膏到達(dá)末端，沒有其他牙膏阻擋前進(jìn)，就會移動得更快。冰川表面附近的冰每天可以移動近23米，知道這個速度對計算冰川融化至關(guān)重要。
借助這些數(shù)據(jù)集，研究人員得以計算出冰川水下部分的總?cè)诨俣龋罕人麄冾A(yù)期的快兩個數(shù)量級。Rignot說，其中一個理論模型使用了20-30年，是一個公認(rèn)不太理想的簡化模型。
入海冰川會發(fā)生數(shù)次融化過程，這也是科學(xué)家們從多個角度研究冰川融化之謎的原因。如果浴缸里有一大塊冰，沒有其它干擾因素，那么這塊冰就會以背景速度融化。
當(dāng)一股從冰川表面融化的淡水流進(jìn)入峽灣時，會進(jìn)入靠近冰川表面的峽灣水域。浮力更大的淡水上升到表面，然后侵蝕冰川表面。
之后冰川的水下部分就開始融化，只要是海洋接觸冰川表面的地方都會融化。Sutherland說，新方法最酷的地方在于，你可以精確地找到冰川融化速度更快部分的確切位置。
“大量被推入海洋的冰就從與海洋接觸的地方開始融化……因此，冰川實際上因為融化而失去大量的冰，” Enderlin說。
“流入海洋的大部分冰都被溫暖的海水融化了，” Amundson說。
科學(xué)家們通過計算發(fā)現(xiàn)，5月期間，冰川水下部分融化的速度每天為1.5米左右，8月則上升到每天4.9米。在這個夏天的末期，溫暖的海水會加速水下融化。勒孔特灣的水溫通常不到6攝氏度，相對冰甚至世界上的其它峽灣來說都算是比較溫暖。
其它冰川怎么樣？
Sutherland說，新方法的成功“為全世界的冰川研究人員打開了一扇門”。具體來說，阿拉斯加勒孔特冰川的研究方法可以用來研究格陵蘭島和南極洲的冰川?！霸谌魏蔚胤?，冰川水下部分的融化可能都很重要，”Enderlin說。
阿拉斯加大約有10萬個冰川，其中只有50個是入海冰川，同時這些冰川是其中最大的一些冰川。“由于冰川進(jìn)入海洋的地方會發(fā)生融化，這些冰川的變化速度可能比山谷冰川更快，” Amundson說。
格陵蘭島基本上是一個巨大的冰原，共有近200個溢出冰川，不過那里的水溫度要比勒孔特灣的水低得多。
Rignot說，阿拉斯加冰川主要是表面融化，因為很少有冰川會最終進(jìn)入海洋。格陵蘭島的冰川則既有表面融化，又有入海冰川融化。不過，在南極洲，冰川水下部分的融化是唯一的冰融化類型，因此了解阿拉斯加以外的冰川融化過程非常重要。
Sutherland說，如果加上氣候因素，比如隨著氣候變化，水和空氣的溫度都會上升，那么一定會有更多的冰融化。不過，這很難與自然融化分開。
Moon說：“這些觀察結(jié)果很清楚地告訴我們，有些東西我們已經(jīng)錯過了。這是一個真正的行動呼吁，有助于讓我們更好地理解這些系統(tǒng)的工作機(jī)制”。
幸運的是，科學(xué)家有一些時間來弄清楚這個問題。
“這些冰川不會那么快消失……它們還會存在幾十年，”Sutherland說。
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