尋求了解南極洲冰雪融化將如何影響地球海洋的科學家們經常會使用計算模型。他們最近的努力集中在冰層的幾何形狀、斷裂和表面融化–這些過程有可能觸發或加速冰層的質量損失。現在，研究人員已經確定了一個可能對冰原未來產生類似重大影響的額外過程：在陸地和其上方數英里厚的冰原的界面上的冰床解凍，稱為基底解凍。
這項新研究確定了目前沒有失去大量質量的地區，但如果它們解凍可能會跟一些對海平面上升貢獻最大的地區–如斯懷茨(Thwaites)冰川–相媲美。南極洲的面積為14,200,000平方公里，約比美國的面積大45%。易受影響的地區包括一個比加利福尼亞更大的面積。這項研究將於今日發表在《自然通訊》上。
“你不一定能假設目前被冰封的地方會一直被冰封，”研究論文作者Dustin Schroeder說道，“這些地區可能是未被充分重視的潛在貢獻者。”。據悉，他是斯坦福大學Doerr可持續發展學院的地球物理學副教授。
不尋常的嫌疑者
最近的理論工作表明，基底融化可能在短時間內發生，這構成了模擬的基礎。該研究的合著者使用數字冰原模型測試了關於這種解凍的開始是否會導致100年內的重大冰損失的假設。他們發現，觸發解凍引發了冰原區域的質量損失，而這些區域在該時間尺度上通常跟不穩定和海平面貢獻無關。
研究報告的第一作者、地球物理學博士生Eliza Dawson說道：“在整個大陸範圍內，幾乎沒有研究解凍的開始–從冰凍的冰過渡到處於融化點的冰，在那裡，床面的一點點水就會導致冰的滑動。我們有興趣了解解凍會產生多大的影響以及冰原的哪些區域可能最容易受到影響。”
科學家們根據冰原在其下面的土地上滑動所引起的摩擦力的變化模擬了南極洲底部的溫度變化。模擬結果顯示，在東南極洲–與西南極洲相比目前被認為是一個相對穩定的地區，Enderby-Kemp和George V Land地區將對其底部的解凍最為敏感。在喬治五世地，他們還強調，如果解凍發生，George V Land會成為一個主要的海平面貢獻者–這一特徵在規模上跟南極洲西部快速演變和可能不穩定的斯懷茨冰川相當。
“現在整個社會都在關注斯懷茨冰川，但一些通常被認為是大的、有影響的變化的地區並不是這項研究中最具挑釁性和影響的地區，”Schroeder說道。
溫度很重要
由於南極洲的位置和極端條件，關於冰原的信息是有限的。關於其冰凍外表下的土地，人們知道的就更少了。
Schroeder表示：“在這些偏遠的地方，測量冰床是一項巨大的努力–我們有技術可以做到，但你真的需要選擇地點，有時需要幾年的時間，需要野外營地，需要特殊設備去做。這很困難，也很昂貴。”
為了填補信息空白，科學家們依靠冰塊如何滑動的物理學原理–溫度的變化如何影響冰原流動和演變的方式。在後續工作中，研究人員們計劃開發和應用基於雷達的分析方法來研究這些關鍵地區的冰原床的溫度。
Schroeder稱：“你需要知道那些重要的區域，這就是Eliza論文的變革性貢獻。它提出了這些廣泛的問題。這是否重要？如果它重要那麼在哪裡？我們希望這種方法能給社區一些優先權，讓他們知道在哪裡尋找，為什麼尋找，並避免走盲道。”
沉睡的巨人？
科學家們目前還不知道在這項研究中確定的潛在易受影響的地區，什麼力量最能引發海床解凍–或者它們多快能做到這一點。一個可能的驅動力是海洋條件的變化，南極洲其他地方也是如此。
“溫暖的海水不一定像在西南極洲的部分地區那樣到達這些東南極洲地區，但它就在附近，所以有可能會發生變化。當你考慮到最近的理論工作表明，冰床的熱過程可以很容易激活–甚至是自發的–它使得冰床的近期解凍似乎比我們想象的要容易得多，”Schroeder解說道。
這項研究表明，測量、理解和模擬冰原底部的溫度對於理解我們的未來非常重要，因為海平面上升預測中最大的不確定性是那些能改變像格陵蘭島和南極洲這樣的巨大冰原行為的過程的貢獻。
Dawson說道：“為了更仔細地觀察這篇論文所確定的這些區域，將需要開展後續工作。表明冰床的解凍可以導致冰蓋的質量損失，這是一個社會需要了解並真正開始關注的過程–特別是在這些潛在的脆弱地區。”