困在潮水冰川冰层深处的加压气泡在这些巨型结构释放融水的过程中发挥着重要作用。 这是美国科学家的结论 梅根·温格罗夫 在俄勒冈州立大学。 该团队表示,其发现将帮助研究人员比现在更准确地预测未来冰川的融化。
由于气候变化,许多冰川正在稳步消退。 其中包括潮水冰川,它们位于高纬度地区,那里的温度足够低,冰可以直接流入大海。
如今,冰川学家了解到,冰融化、冰川流动和海洋环流之间的反馈正在加速这种损失。 但即使将这些效应纳入他们的模型中,计算结果仍然低估了融化速率。
破裂气泡
正如温格罗夫解释的那样,“我们认为,这些模型中缺少与潮水冰川融化方式相关的几个重要物理机制。 其中之一可能是泡沫的破裂和上升”。 这个想法最早出现于 2015 年,当时 艾琳佩蒂特同样在俄勒冈州立大学,观察了滞留气泡的释放如何影响冰川融化。
这些气泡是在落在冰川顶部的雪花之间的间隙中形成的。 这些气泡约占新形成冰体积的 10%。 然后,随着新雪的积累,它们会被压缩,最终沉入冰川底部时压力高达 20 个大气压。
温格罗夫解释说,当空气最终被释放时,这种压力会产生巨大的影响:“佩蒂特发现,一旦潮水冰川到达海洋,冰融化时会发出爆裂声。 这是因为由于海水与内部气泡压力之间的压差,封装在冰中的气泡爆炸到水中。”
湍流混合物
众所周知,气泡对流体如何混合在一起具有重要影响,例如影响一系列工业过程。 根据温格罗夫的说法,这种效应与冰川融化同样相关,冰川融化涉及冷融水与温暖海水的混合。 然而到目前为止,人们几乎没有考虑到气泡对冰川融化的影响。
在佩蒂特的发现的基础上,温格罗夫、佩蒂特和他们的同事从多学科的角度研究了这种效应:涵盖的领域包括冰川学、海洋学和温格罗夫自己的流体力学专业。
“我们的研究测量了融化的真实冰川附近的水柱速度和湍流,这是以前从未做过的,”温格罗夫解释道。 “我们还将我们的结果与第二组透明、无气泡冰的实验进行了比较,以模仿过去的融化实验是如何进行的。”
被困在冰中:冰川中发现的人造放射性同位素含量高得惊人
通过在模型中加入破裂的气泡,该团队能够比以前的研究更准确地描述观察到的潮水冰川融化。 “在实验室环境中,我们发现冰川冰的融化速度是透明无气泡冰的 2.25 倍,”Wengrove 说道。 “我们还发现,冰川冰产生的动能是透明冰的 20 倍,湍流动能是透明冰的 XNUMX 倍。”
根据这些观察结果,研究人员开发了一个新模型,其中包括气泡破裂后上升到海洋表面时对融化过程贡献的能量。 他们还考虑了这种能量如何随气泡和水压变化。
温格罗夫的团队希望他们的工作能够鼓励未来的研究,这些研究将比现在更准确地模拟潮水冰川的融化。 如果成功,这将为科学家提供重要信息,从而更好地了解未来几十年地球海洋和大气的全球范围变化。
该研究描述于 自然地球科学.
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