Нестабильность морского ледяного покрова - Marine ice sheet instability

Коллаж из видеозаписей и анимации, объясняющих изменения, происходящие на Западном антарктическом ледяном щите, рассказанный гляциологом. Эрик Ригно

Нестабильность морского ледяного покрова (MISI) описывает потенциал кусочки льда заземлен ниже уровень моря дестабилизировать безудержным образом. Механизм был впервые предложен в 1970-х годах.[1][2] и был быстро идентифицирован как средство, с помощью которого даже постепенное антропогенное потепление может привести к относительно быстрому повышение уровня моря.[3][4] В Антарктиде Западно-антарктический ледяной щит, то Подледниковый бассейн Авроры, а Бассейн Уилкса все они заземлены ниже уровня моря и по своей сути подпадают под действие MISI.

Общий

Период, термин морской ледяной покров описывает ледяной покров, основание которого лежит на земле ниже уровня моря, и нестабильность морского ледяного покрова описывает неустойчивую природу морских ледяных щитов из-за Принцип архимеда. Потому что морская вода плотнее льда, морские ледяные щиты могут оставаться стабильными только тогда, когда лед достаточно толстый, чтобы его масса превышала массу морской воды, вытесняемой льдом. Другими словами, везде, где лед существует ниже уровня моря, он удерживается на месте только весом вышележащего льда. По мере таяния морского ледяного покрова вес вышележащего льда уменьшается. Если таяние приводит к истончению, превышающему критический порог, вышележащий лед больше не может быть достаточно тяжелым, чтобы подводный лед под ним не поднимался с земли, позволяя воде проникать под него.

Расположение линии заземления, границы между ледниковым покровом и плавучими шельфовыми ледниками, в этом случае неустойчиво. Количество льда, проходящего через линию заземления, изначально соответствует количеству льда из снега выше по течению. Когда линия заземления сдвигается назад, например, из-за таяния теплой водой, ледяной покров становится толще в новом месте линии заземления, и общее количество проходящего через него льда может увеличиваться. (Это зависит от наклона субаэральный поверхность.) Поскольку это приводит к потере массы ледяного покрова, линия заземления отодвигается еще дальше, и это самоусиливающийся механизм является причиной нестабильности. Ледяные щиты этого типа ускорили отступление ледникового покрова.[5][6]

Строго говоря, теория MISI верна только в том случае, если шельфовые ледники находятся в свободном плавании и не стеснены в заливка.[7]

Первоначальное возмущение или отталкивание линии заземления может быть вызвано высокими температурами воды в основании шельфовые ледники так что таяние увеличивается (базальный тает). Истонченные шельфовые ледники, которые ранее стабилизировали ледяной щит, оказывают меньшее поддерживающее действие (обратное напряжение).[5]

Нестабильность морского ледяного обрыва

Связанный процесс, известный как Нестабильность морского ледяного обрыва (MICI) утверждает, что из-за физических характеристик льда, субаэральный ледяные обрывы, превышающие ~ 90 метров в высоту, вероятно, обрушатся под собственным весом и могут привести к отступлению ледяного покрова подобно MISI.[5] Для ледникового щита, приземленного ниже уровня моря с внутренним наклонным дном, разрушение ледяных обрывов удаляет периферийный лед, который затем обнажает более высокие и нестабильные ледяные скалы, что еще больше увековечивает цикл разрушения фронта льда и отступления. Поверхностное плавление может еще больше увеличить MICI за счет образования луж и гидроразрыв.[7][8]

Потепление океана

Схема обратных связей, усиливающих расслоение и осаждение. Стратификация: увеличенный поток пресной воды снижает плотность поверхностных вод, тем самым уменьшая образование AABW, удерживая тепло NADW и увеличивая таяние шельфового ледника. Осадки: увеличение потока пресной воды охлаждает смешанный слой океана, увеличивает площадь морского льда, вызывая выпадение осадков до того, как они достигают Антарктиды, уменьшая рост ледяного покрова и усиливая опреснение поверхности океана. Лед в Западной Антарктиде и в бассейне Уилкса в Восточной Антарктиде наиболее уязвим из-за нестабильности ретроградных пластов.

Согласно опубликованному в 2016 году исследованию, холод талая вода обеспечивает охлаждение поверхностного слоя океана, действуя как крышка, а также воздействуя на более глубокие воды, увеличивая подповерхностное потепление океана и тем самым способствуя таянию льда.

Наши эксперименты с «чистой пресной водой» показывают, что крышка с низкой плотностью вызывает потепление глубоководного океана, особенно на глубинах линий заземления шельфового ледника, которые обеспечивают большую часть сдерживающей силы, ограничивающей выход ледяного покрова.[9]

Другая теория, обсуждавшаяся в 2007 году для увеличения теплой придонной воды, заключается в том, что изменения в схемах циркуляции воздуха привели к усилению подъема теплой глубоководной океанской воды вдоль побережья Антарктиды и что эта теплая вода увеличила таяние плавающих шельфовых ледников.[10] Модель океана показала, как изменения ветра могут помочь направить воду по глубоким впадинам на морском дне к шельфовым ледникам выходных ледников.[11]

Наблюдения

Смотрите также: Западно-антарктический ледяной щит § Возможное обрушение

В Западной Антарктиде Thwaites и Pine Island Было установлено, что ледники потенциально подвержены MISI, и в последние десятилетия оба ледника быстро истончаются и ускоряются.[12][13][14][15] В Восточной Антарктиде, Тоттен ледник самый крупный ледник, который, как известно, подлежит MISI [16] и его потенциал уровня моря сопоставим с потенциалом всего Западно-Антарктического ледяного щита. Ледник Тоттен почти монотонно теряет массу в последние десятилетия.[17] предполагая, что в ближайшем будущем возможно быстрое отступление, хотя известно, что динамическое поведение шельфового ледника Тоттен варьируется от сезонного до межгодового периода.[18][19][20] Бассейн Уилкс - единственный крупный подводный бассейн в Антарктиде, который не считается чувствительным к потеплению.[14]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Вертман Дж. (1974). «Устойчивость стыка ледяного покрова и шельфового ледника». Журнал гляциологии. 13 (67): 3–11. Дои:10.3189 / S0022143000023327. ISSN  0022-1430.
  2. ^ Томас, Роберт Х .; Бентли, Чарльз Р. (1978). «Модель голоценового отступления Западно-Антарктического ледяного щита». Четвертичное исследование. 10 (2): 150–170. Дои:10.1016/0033-5894(78)90098-4. ISSN  0033-5894.
  3. ^ Мерсер, Дж. Х. (1978). «Ледяной покров Западной Антарктики и парниковый эффект CO2: угроза катастрофы». Природа. 271 (5643): 321–325. Bibcode:1978Натура.271..321М. Дои:10.1038 / 271321a0. ISSN  0028-0836.
  4. ^ Воан, Дэвид Г. (20 августа 2008 г.). «Обрушение Западно-Антарктического ледникового щита - падение и подъем парадигмы» (PDF). Изменение климата. 91 (1–2): 65–79. Дои:10.1007 / s10584-008-9448-3. ISSN  0165-0009.
  5. ^ а б c Pollard et al. (2015). «Возможное отступление антарктического ледяного покрова в результате гидроразрыва пласта и обрушения ледяных обрывов». Природа. 412: 112–121. Bibcode:2015E и PSL.412..112P. Дои:10.1016 / j.epsl.2014.12.035.CS1 maint: использует параметр авторов (связь)
  6. ^ Дэвид Докье (2016). «Неустойчивость морского ледяного покрова» для чайников."". EGU.
  7. ^ а б Паттин, Франк (2018). «Смена парадигмы в моделировании антарктического ледяного покрова». Nature Communications. 9 (1): 2728. Bibcode:2018НатКо ... 9.2728P. Дои:10.1038 / s41467-018-05003-z. ISSN  2041-1723. ЧВК  6048022. PMID  30013142.
  8. ^ Доу, Кристин Ф .; Ли, Вон Санг; Greenbaum, Jamin S .; Грин, Чад А .; Бланкеншип, Дональд Д.; Пойнар, Кристин; Форрест, Александр Л .; Янг, Дункан А .; Заппа, Кристофер Дж. (2018-06-01). «Базальные каналы определяют активную гидрологию поверхности и поперечные трещины шельфового ледника». Достижения науки. 4 (6): eaao7212. Дои:10.1126 / sciadv.aao7212. ISSN  2375-2548. ЧВК  6007161. PMID  29928691.
  9. ^ Дж. Хансен; М. Сато; П. Харти; Р. Руди; М. Келли; В. Массон-Дельмотт; Г. Рассел; Г. Целиудис; Дж. Цао; Э. Ригно; I. Velicogna; Э. Кандиано; К. фон Шукманн; П. Хареча; А. Н. Легранд; М. Бауэр; К.-В. Ло (2016). «Таяние льда, повышение уровня моря и супер-бури: свидетельства палеоклиматических данных, моделирования климата и современных наблюдений о том, что глобальное потепление на 2 ° C может быть опасным». Атмосферная химия и физика. 16 (6): 3761–3812. arXiv:1602.01393. Bibcode:2016ACP .... 16.3761H. Дои:10.5194 / acp-16-3761-2016.
  10. ^ «Заявление: истончение ледяного щита Западной Антарктики требует улучшения мониторинга, чтобы уменьшить неопределенность в отношении потенциального повышения уровня моря». Jsg.utexas.edu. Получено 26 октября 2017.
  11. ^ Thoma, M .; Jenkins, A .; Holland, D .; Джейкобс, С. (2008). «Моделирование циркумполярных глубоководных интрузий на континентальном шельфе моря Амундсена в Антарктиде» (PDF). Письма о геофизических исследованиях. 35 (18): L18602. Bibcode:2008GeoRL..3518602T. Дои:10.1029 / 2008GL034939.
  12. ^ "После десятилетий потери льда Антарктида теперь кровоточит". Атлантический океан. 2018.
  13. ^ «Неустойчивость морского ледяного покрова». AntarcticGlaciers.org. 2014.
  14. ^ а б Гарднер, А. С .; Moholdt, G .; Scambos, T .; Fahnstock, M .; Ligtenberg, S .; van den Broeke, M .; Нильссон, Дж. (13 февраля 2018 г.). «Повышенный расход льда в Западной Антарктике и неизменный расход льда в Восточной Антарктике за последние 7 лет». Криосфера. 12 (2): 521–547. Дои:10.5194 / tc-12-521-2018. ISSN  1994-0424.
  15. ^ Команда IMBIE (2018). «Баланс массы Антарктического ледового щита с 1992 по 2017 год». Природа. 558 (7709): 219–222. Bibcode:2018Натура.558..219I. Дои:10.1038 / s41586-018-0179-у. ISSN  0028-0836. PMID  29899482.
  16. ^ Янг, Дункан А .; Райт, Эндрю П .; Робертс, Джейсон Л .; Warner, Roland C .; Янг, Нил У .; Greenbaum, Jamin S .; Schroeder, Dustin M .; Холт, Джон В .; Сагден, Дэвид Э. (2011-06-02). «Динамичный ранний восточно-антарктический ледяной щит, подсказанный покрытыми льдом ландшафтами фьордов». Природа. 474 (7349): 72–75. Bibcode:2011Натура.474 ... 72л. Дои:10.1038 / природа10114. ISSN  0028-0836. PMID  21637255.
  17. ^ Мохаджерани, Яра (2018). «Массовая потеря ледников Тоттен и Московского университетов, Восточная Антарктида, с использованием оптимизированных для региона масконов GRACE». Письма о геофизических исследованиях. 45 (14): 7010–7018. Дои:10.1029 / 2018GL078173.
  18. ^ Грин, Чад А .; Янг, Дункан А .; Gwyther, Дэвид Э .; Galton-Fenzi, Benjamin K .; Бланкеншип, Дональд Д. (2018). «Сезонная динамика шельфового ледника Тоттен, контролируемая укреплением морского льда». Криосфера. 12 (9): 2869–2882. Bibcode:2018TCry ... 12.2869G. Дои:10.5194 / tc-12-2869-2018. ISSN  1994-0416.
  19. ^ Робертс, Джейсон; Гальтон-Фенци, Бенджамин К .; Паоло, Фернандо С .; Доннелли, Клэр; Gwyther, Дэвид Э .; Падман, Лори; Янг, Дункан; Уорнер, Роланд; Гринбаум, Жамин (23.08.2017). «Океан вынудил изменчивость потери массы ледника Тоттен» (PDF). Геологическое общество, Лондон, Специальные публикации. 461 (1): 175–186. Bibcode:2018GSLSP.461..175R. Дои:10.1144 / sp461.6. ISSN  0305-8719.
  20. ^ Грин, Чад А .; Бланкеншип, Дональд Д.; Gwyther, Дэвид Э .; Сильвано, Алессандро; Вейк, Эсми ван (2017-11-01). «Ветер вызывает таяние и ускорение шельфового ледника Тоттен». Достижения науки. 3 (11): e1701681. Bibcode:2017SciA .... 3E1681G. Дои:10.1126 / sciadv.1701681. ISSN  2375-2548. ЧВК  5665591. PMID  29109976.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка