科学家们测量了罗斯冰架的厚度和基础融化。 提供, CC BY-ND
南极洲周围的海洋在调节非洲大陆冰盖的质量平衡方面起着至关重要的作用。 我们现在知道影响近乎的冰变薄了 西南极冰盖的四分之一 显然 与海洋相连.
南大洋和南极洲冰盖之间的连接位于冰架上 - 巨大的冰川冰块，数百米厚，浮在海面上。 冰架碾压海岸线和岛屿，并支撑着冰的流出。 当海洋从下面侵蚀冰架时，这种支撑作用就会减少。
虽然一些冰架迅速变薄，但其他冰架保持稳定，理解这些差异的关键在于冰架下隐藏的海洋。 我们的 最近发表的研究 探索推动世界上最大冰架融化的海洋过程。 它表明，经常被忽视的过程正在推动货架关键部分的快速熔化。
在冰盖的海洋指纹熔化
南极洲的快速冰损常常与极地深水（CDW）有关。 这种相对温暖的（+ 1C）和咸水质量，在南极洲周围300米以下的深处发现，可以推动快速融化。 例如，在东南太平洋，沿着西南极洲的阿蒙森海沿，CDW穿过大陆架深处的通道并进入冰架空洞， 迅速融化 和变薄。
有趣的是，并非所有的冰架都在迅速融化。 最大的冰架，包括巨大的Ross和Filchner-Ronne冰架，似乎接近平衡。 他们在很大程度上被围绕着他们的冷水与CDW隔离开来。
卫星图像显示，强大的海上风力驱使海冰离开罗斯冰架西北部，暴露出黑暗的海洋表面。 太阳能加热使水温度足以驱动融化。 图修改自https://www.nature.com/articles/s41561-019-0356-0。 提供, CC BY-ND
CDW和冷架水的对比效应，加上它们的分布，解释了我们今天在南极周围观察到的融化的大部分变化。 但是，尽管正在努力探测冰架空洞，但这些隐藏的海洋仍然是地球海洋中探索最少的部分。
正是在这种背景下，我们的研究探索了一个新的，来之不易的世界上最大的冰架海洋观测和融化率数据集。
在罗斯冰架下面
在2011中，我们使用260仪表深钻孔，该钻孔已经融化在距离开阔海域7公里的罗斯冰架的西北角，用于部署监测海洋条件和冰下融化速率的仪器。 这些文书保留了四年。
观测结果表明，冰架下面的条件不是一个安静的回水，而是在不断变化。 水温，盐度和水流遵循强烈的季节性循环，这表明来自冰锋北部的温暖地表水在夏季被向南吸入洞穴。
系泊站点的熔化率平均每年1.8米。 虽然这个速度远远低于受温暖CDW影响的冰架，但它比Ross Ice Shelf的平均速度高十倍。 熔体速率的强烈季节性变化表明这个融化的热点与夏季流入有关。
南极洲周围的夏季海面温度（a）和罗斯海（b）显示罗斯海海豚内部强烈的季节性变暖。 图修改自https://www.nature.com/articles/s41561-019-0356-0。 提供, CC BY-ND
为了评估这种效应的规模，我们使用高精度雷达来绘制系泊场周围约8,000平方公里区域的基础熔体速率。 在80站点周围进行仔细观察，我们可以在一年的时间间隔内测量冰架和冰架内部层的垂直运动。 然后我们可以确定有多少稀释是由基础熔化引起的。
在冰锋附近融化最快，我们观察到短期融化速率高达每天15厘米 - 比冰架平均速率高几个数量级。 融化速率随着距离冰锋的距离而减小，但快速融化远远超出系泊地点。 调查区域的融化占整个冰架总面积的20％。
大局观
为什么这个区域的货架比其他地方快得多？ 在海洋中经常出现这种情况，似乎风起着关键作用。
在冬季和春季，强烈的katabatic风扫过罗斯冰架西部，并从海岸驱动海冰。 这导致形成一个没有海冰的区域，即海洋暴露在大气中的海冰。 在冬季，这片开阔的海域迅速冷却，海冰生长。 但是在春季和夏季，黑暗的海洋表面吸收太阳的热量并变暖，形成一个温暖的表面池，有足够的热量来驱动观察到的融化。
虽然我们观察到的熔体速率远低于受CDW影响的冰架上的熔体速率，但观察结果表明，对于罗斯冰架而言，表面热量很重要。
鉴于这种热量与地表气候密切相关，很可能就是这样 预计海冰减少 在下个世纪内，将增加基础熔化速率。 虽然我们观察到的快速融化目前通过冰流入来平衡，但冰川模型显示这是一个结构上至关重要的区域，其中冰架固定在罗斯岛上。 融化率的任何增加都可能减少罗斯岛的支撑， 增加陆基冰的排放量，最终增加海平面。
虽然这些过程还有很多值得学习的地方，但进一步的惊喜是肯定的，有一件事是清楚的。 海洋在南极洲冰盖的动态变化中发挥着关键作用，并了解我们必须向海洋寻找冰盖的稳定性。
关于作者
海洋物理学家Craig Stewart 国家水和大气研究所
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