一项长期争论的南极过程现已被直接观察到
科学家首次直接证实，南极冰川表面的融水可以排到冰川底部，抬升冰层下方的水压，并加速冰川向海洋移动。
这项研究发表在《Nature Communications》上，由北海道大学的菅谷慎（Shin Sugiyama）团队领导，解决了极地科学中的一个重大不确定性。研究人员长期以来已在格陵兰、阿拉斯加和欧洲山地冰川中记录到这一机制，但同样的过程是否也在南极运行，始终没有定论。
这很重要，因为南极包含了全球绝大多数的冰川冰。研究指出，南极冰盖约储存了全球90%的冰川冰，若完全消失，海平面将上升约60米。并非所有影响南极冰层的过程都会立即引发大规模变化，但理解冰川运动机制，是预测未来海平面上升的核心。
研究人员做了什么
研究团队在东南极的Langhovde冰川钻下超过550米深的钻孔，并将压力传感器和摄像设备放到冰川底部。这样的野外工作使他们能够直接观察冰与基底的交界面，而卫星无法看到这一位置。
研究人员发现，冰川表面的融水在湖泊和水塘中汇聚，然后通过冰层中的裂缝向下排泄。这个过程被称为水力裂隙作用（hydrofracturing），当表面水的重量帮助冰层开裂并打开通往更深层的通道时，就会发生。
一旦水到达冰川底部，它会把底部压力提高到足以让冰川部分离开下方岩床的程度。实际上，水润滑了冰与基岩之间的边界，减少了摩擦，使冰川能够更快滑动。
这一效应的规模
根据研究，在2022年1月一次强烈的表面融化期和一次罕见降雨事件中，底部水压升高到足以支撑上方冰层重量的97%。在那一阶段，冰川略微抬升，其滑动速度增加了10%到20%。
这些数字意义重大，因为它们显示的是直接的机械响应，而不仅仅是模型中的可能性。结果表明，即使在常被认为比大陆其他部分更寒冷、更稳定的东南极，短暂的表面融化事件也能触发冰川运动的快速变化。
降雨的重要性也十分突出。在变暖的气候中，南极某些地区预计会经历融化和降水模式的变化。如果液态水在地表变得更加常见，这里记录的过程可能会在更大范围内变得更相关。
为什么这改变了讨论
地表融水的存在并不新鲜。真正不确定的是，这些水是否能够在南极可靠地渗透到冰川底部，并产生在其他地区已观察到的那种润滑效应。这项研究提供了观察证据，表明它确实可以。
这并不意味着现在已经知道每一条南极冰川都会这样运作，也不意味着整个冰盖会同步加速。南极幅员辽阔、情况多样，并受许多相互作用因素影响，包括海洋温度、冰架稳定性、降雪、地形和底床条件。
但这一结果缩小了一个关键知识缺口。它表明，研究人员需要在冰动力模型中更认真地考虑从表层到冰底的排水过程，尤其是在沿海和季节性融化区域，那里的冰面会积水。
与气候的联系
这项研究也提醒人们，气候对冰盖的影响并不局限于简单的地表融化。水可以起到放大器的作用。如果融水供应稍微增加，但这些水找到了通往底部的路径并减少摩擦，其效果可能会成倍放大。
这有助于解释为什么冰冻圈研究越来越关注过程，而不仅仅是总量。损失了多少冰很重要，但变暖如何通过物理路径改变冰川行为，同样重要。水力裂隙作用、融水排泄和底部润滑，都是这条链条的一部分。
在格陵兰，这些联系已经得到充分证实。南极更难解读，因为它规模更大、地处偏远，而且气候条件不同。因此，这类实地测量格外宝贵：它们把一项有争议的机制变成了可观察的机制。
这对未来预测意味着什么
海平面模型依赖于了解冰川对阶段性融化和降雨的响应速度。如果地表水能在短时间内周期性地使南极冰川加速两位数百分比，即便只是短暂发生，这种行为也可能需要纳入未来的风险估计。
这项研究并未声称解决了南极冰损失的所有不确定性。它做的是更基础的事情：确认一个重要触发因素确实存在，而且可以在地面上测量。这为模型研究者提供了更坚实的基础，去追问这一过程的普遍程度、发生频率以及随着变暖推进会如何演变。
对公众而言，信息并不是南极会在一夜之间突然崩塌。更稳妥的结论是，南极冰川与地表融化之间的动态联系，可能比此前的直接证据显示得更强。
更清晰的变化中的冰盖图景
极地科学往往通过在难以抵达、也更难测量的地方进行艰苦观察而推进。这个案例正是如此。研究人员通过深钻冰川并观察其下方发生的情况，捕捉到了一个对海平面上升、冰盖建模和气候风险具有直接影响的机制。
这项研究之所以重要，不是因为它提供了一个戏剧性的标题，而是因为它解决了关于南极冰川如何运动的一个争议点。在气候科学中，正是这些被解决的问题，最终会让更大的预测变得更清晰。
本文基于Phys.org的报道。阅读原文。
Originally published on phys.org