在冬季，冰山和海冰在Jakobshavn Isbræ前面的峽灣內(nèi)積聚，形成一個(gè)冰塞，阻止了冰川出海。冰川可以繼續(xù)流入峽灣，完好無(wú)損，并且每天前進(jìn)幾十米。這種冰雪物質(zhì)的積累，科學(xué)家稱(chēng)之為“冰混合物”(ice mélange)，一直持續(xù)到夏天，但它的架狀結(jié)構(gòu)在相對(duì)溫暖的環(huán)境中失去了剛性，它的行為更像是在峽灣中堵塞在一起的單個(gè)冰山。到目前為止，還沒(méi)有研究表明這種夏末的冰層交錯(cuò)是否能影響冰山的形成。

CIRES地球科學(xué)和觀測(cè)中心的研究員、這項(xiàng)新研究的主要作者Ryan Cassotto說(shuō)：“只需要一點(diǎn)點(diǎn)的應(yīng)變，混合物就會(huì)松動(dòng)一點(diǎn)，因此它不再是一個(gè)冰塞。”

為了了解在這些結(jié)冰事件中發(fā)生了什么，Cassotto和他的同事在2012年將地面雷達(dá)干涉儀帶到格陵蘭島，并將其設(shè)置在Jakobshavn Isbræ的冰川峽灣，每三分鐘記錄一次冰山互動(dòng)。他們發(fā)現(xiàn)，在結(jié)冰事件之間，冰混合物中的冰山一起移動(dòng)，作為一個(gè)單一的、有凝聚力的單元流向峽灣。

但是，就在他們觀察到的14次結(jié)冰事件的每一次之前，單個(gè)冰山的運(yùn)動(dòng)發(fā)生了變化--冰層不再作為一個(gè)單一的、連貫的單元流動(dòng)，而是松動(dòng)了，冰山開(kāi)始彼此獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。

Cassotto說(shuō)：“當(dāng)冰層松動(dòng)時(shí)，單個(gè)冰山開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，而當(dāng)它們開(kāi)始旋轉(zhuǎn)時(shí)，冰層就失去了它的結(jié)構(gòu)。當(dāng)它失去其結(jié)構(gòu)時(shí)，它就失去了阻礙裂冰的能力。”

為了了解在這些事件中冰混合物中的冰山發(fā)生了什么，研究人員使用了一個(gè)模擬單個(gè)冰山運(yùn)動(dòng)的粒子動(dòng)力學(xué)模型。他們發(fā)現(xiàn)，只需要冰層的小幅下行擴(kuò)張就可以觸發(fā)冰山的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。

埃默里大學(xué)物理學(xué)副教授、該論文的共同作者Justin Burton說(shuō)：“作為通向海洋的門(mén)戶(hù)，冰混合物可以對(duì)未來(lái)海平面上升的預(yù)測(cè)有直接影響。我們已經(jīng)提供了有史以來(lái)最好的、最精確的數(shù)據(jù)，顯示了導(dǎo)致重大結(jié)冰事件的過(guò)程。這有助于我們了解決定有多少冰排入海洋的力量，以及它發(fā)生的速度。”

這種轉(zhuǎn)變的確切原因還不清楚，但是海洋潮汐的變化、冰川下排放的融水和風(fēng)可能有助于解釋厚厚的冰山集合體向后推擠冰川的突然松動(dòng)。

Cassotto表示，這項(xiàng)研究首次表明，基本上沒(méi)有海冰的冰混合物可以控制冰川的裂冰時(shí)間。這也是研究人員能夠在自然環(huán)境中觀察一種材料的顆粒尺度變化的第一項(xiàng)研究。

阿拉斯加大學(xué)東南分校地球物理學(xué)副教授、該論文的共同作者Jason Amundson說(shuō)：“大多數(shù)對(duì)顆粒材料的研究都是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的。這些觀察表明，我們可以通過(guò)研究密集的冰山群來(lái)獲得對(duì)顆粒狀材料行為的新認(rèn)識(shí)，冰山代表了地球上一些最大的顆粒狀材料。這項(xiàng)研究中的方法可用于預(yù)測(cè)其他地球物理材料的失效，如泥石流或滑坡。”

關(guān)鍵詞： 冰混合物 冰川 裂冰 冰山