據外媒報道，實地照片顯示了一些冰川滑過的堅硬、粗糙的地區：花崗岩上的岩石圓頂、岩石台階，以及石灰岩上的凹陷。冰川床使研究人員和他們的儀器相形見絀。在他們前往瑞士阿爾卑斯山（Rhone、Schwarzburg 和Tsanfleuron冰川）和加拿大落基山脈（(Castleguard 冰川）最近被退去的冰川床時，四位冰川學家使用激光和無人機技術精確測量岩床並記錄它們非常不同的輪廓。
研究人員將測量結果轉化為這些冰川床的高分辨率數字模型。然後，他們用這些模型中可管理但有代表性的子單元去研究冰川如何沿着基岩底層滑動。
愛荷華州立大學地質和大氣科學教授、研究負責人尼爾-艾弗森說：“最簡單的說法是，我們研究了冰川底部的力與冰川移動速度之間的關係。”
小的力量變化，大的速度變化
艾弗森表示，研究小組開發的冰川“滑移定律”描述了 “冰和水對岩床施加的力與冰川速度之間的關係”。而這一“滑移定律”可以被其他研究人員用來更好地估計冰原流入海洋、掉落冰塊和提高海平面的速度。
除艾弗森外，該研究團隊還包括：克里斯蒂安-海拉諾，2018年至2020年在愛荷華州立大學擔任博士后研究助理，目前在瑞典斯德哥爾摩大學擔任數學博士后研究員；盧卡斯-佐特，2012年至2015年在愛荷華州立大學擔任博士后研究助理，目前在威斯康星大學麥迪遜分校擔任地球科學副教授；以及雅各布-伍德，威斯康星大學地球物理專業博士生。
美國國家科學基金會的撥款支持了該團隊的工作。Helanow是《科學進展》雜誌剛剛在線發表的一篇論文的第一作者，該論文描述了在基岩上移動的冰川的新“滑移定律”。Helanow的計算–基於一個關於冰如何從粗糙的基岩上滑過和局部分離的物理學模型–以及由此產生的滑移定律表明，冰川床的微小力量變化可以導致冰川速度的巨大變化。
研究人員使用兩種方法來收集最近暴露的岩石冰川床的地形的高分辨率測量。他們使用基於地面的激光雷達測繪技術來進行詳細的三維測量。而且，他們派出無人機從不同的角度拍攝冰川床，允許詳細繪製分辨率約為4英寸的地形圖。
艾弗森說：“我們在這個模型中使用了實際的冰川床，以其完全的三維、不規則的形式。事實證明，這很重要。”以前的工作使用了理想化的冰川床的二維模型。研究人員已經了解到這種模型並不足以推導出冰川床的滑移規律。
“我們所做的主要事情，”Halanow說，“是使用觀察到的，而不是理想化的冰川床，看看它們如何影響冰川的滑移。”
一個普遍的滑移規律？
這項工作是在Zoet和Iverson確定的另一個滑移規律之後進行的，該規律於2020年4月在《科學》雜誌上發表。
兩者之間有幾個關鍵的區別。第一個滑移定律考慮的是冰川在柔軟的、可變形的地面上移動的運動，而第二個滑移定律解決的是冰川在堅硬的地面上移動的問題。而且，第一個滑移定律是由模擬冰川床面滑移的實驗室設備的實驗數據支持的，而不是基於對前冰川床面的實地測量和計算機建模。
即便如此，這兩個滑移定律最終還是具有相似的數學形式。”它們非常相似–無論是軟床還是硬床的滑移規律，”Iverson說。”但重要的是要認識到，過程是不同的，方程中的常數對於硬床和軟床有相當不同的值。”
這讓研究人員想到了更多的數值分析。他們寫道：“這些結果可能指向一個普遍的滑移規律，這將簡化和改善對冰川向海洋排放的估計。”