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来自冰山龙骨犁痕的松岛湾海洋冰崖不稳定的证据

自然体积550，页面506 - 510 (2017）引用本文

主题

摘要

如果支撑海平面以下800米以上接地线的冰架消失，海洋冰崖不稳定(MICI)过程可能会加速南极冰盖的未来退缩1，2．现在南极洲西部的松岛冰川和思韦茨冰川的接地区只需要退缩很短的距离，就会达到广泛的逆行斜坡3.，4．当冰川的接地带退到这种斜坡上时，理论考虑和模拟结果表明，退退变得不稳定(海洋冰盖不稳定)，从而加速5．有人认为1，2当这种退缩在水线以上产生高度接近90米的冰悬崖时，MICI就会被触发。然而，证实MICI作用的观察性证据以前没有报道过。在这里，我们提出了观测证据，表明快速除冰冰盖退缩到松岛湾的过程与最近的模拟研究中模拟的方式相似1，由MICI推动。海底的冰山龙骨犁痕为过去和现在的冰山形态、龙骨深度提供了地质证据6和漂移方向7．从冰山龙骨犁痕的平面形状和横断面形态来看，我们发现最近一次冰川消冰期间的冰山崩解并不像今天所观察到的那样，以少量的大型条状冰山为特征8，9这样就会留下宽阔平坦的犁痕10或者是像牙刷一样的多龙骨犁痕11，12．相反，它的特点是大量较小的v形龙骨冰山。犁痕的形态和水深分布的地质证据表明，冰解边缘厚度相当于MICI预测的引发冰崖结构崩塌的阈值13．我们推断，在MICI的驱动下，冰盖迅速而持续地退缩，从大约12300年前开始，到大约11200年前结束，产生了大量比今天产生的典型的板状冰山更小的冰山。我们的研究结果证明了MICI在过去的有效运作，并强调了它对加速未来南极冰盖退缩的潜在贡献。

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图1:松岛海槽中冰山龙骨犁痕的分布和方向。
图2:冰山龙骨犁痕的截面形状和大小。
图3:松岛湾现代板状冰山的尺寸。
图4:松树岛海槽中mii驱动的失控接地线撤退的概念草图。

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下载参考

确认

M.G.W.由英国自然环境研究委员会(NERC)博士奖学金(LCAG/247 RG72013)资助，在剑桥大学斯科特极地研究所举行。OSO0910探险队与瑞典破冰船奥登是瑞典极地研究秘书处、瑞典研究理事会和美国国家科学基金会(NSF)合作开展的。部分数据显示在扩展数据图2由英国nerc资助的游轮JR179收集。

作者信息

作者及隶属关系

  1. 斯科特极地研究所，剑桥大学，兰斯菲尔德路，剑桥，CB2 1ER，英国

    Matthew G. Wise和Julian A. Dowdeswell

  2. 斯德哥尔摩大学地质科学系和柏林气候研究中心，斯德哥尔摩，10691，瑞典

    马丁Jakobsson

  3. 英国南极调查局，自然环境研究委员会，高十字，马丁利路，剑桥，CB3 0ET，英国

    罗伯特·d·拉特

作者
  1. 马修·g·怀斯
    查看作者出版物

    您也可以在PubMed谷歌学者

  2. Julian A. Dowdeswell
    查看作者出版物

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  3. 马丁Jakobsson
    查看作者出版物

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  4. 罗伯特·d·拉特
    查看作者出版物

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贡献

J.A.D.和r.d.l提出了这项研究的想法。M.G.W.对多波束测深数据进行了测量，并对结果进行了分析。M.J.负责收集和处理IB / RB奥登多波束测深数据。M.G.W.撰写了最初的手稿，所有的合著者都对草稿和最终版本进行了评论和输入。

相应的作者

对应到马修·g·怀斯或Julian A. Dowdeswell．

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有相互竞争的经济利益。

额外的信息

审核人信息自然感谢T. Scambos和其他匿名审稿人对这项工作的同行评审所做的贡献。

出版商注:施普林格《自然》杂志对出版的地图和机构从属关系中的管辖权主张保持中立。

扩展的数据图形和表格

扩展数据图1研究区发现的冰山龙骨犁痕。

研究区内观测到的冰山龙骨犁痕图(n= 10831)。冰山龙骨犁的位置图2 a - c以粉红色突出显示，图形边界由标记的粉红色轮廓显示。冰山龙骨犁痕是在冰山活动早期产生的，一个大型GZW的向海方向(其向海边界由标记的红色虚线显示)28，以蓝色高亮显示(n= 30)。观测受到数据范围和横切关系的限制。插图显示了研究区域的位置。我们注意到，在一个大型GZW中，直接向海洋和向陆地观测到一系列明显的超大尺度冰川界线，其中一些以绿色显示。波纹脊(CR)的大致区域由黄色虚线轮廓显示。

扩展数据图2松岛湾内部测深图。

一个、深度测量法42内松岛湾(网格单元大小，35米)。bedmap2定义的崩解线43用黄色表示。b，一条显著的跨槽水深脊的高程剖面(图中红线)一个)，距离bedmap2定义的冰解线约108公里43．箭头显示孤立缺口的位置，解释为横切通道。蓝线表示估计的干干板，假设冰刚刚在山脊表面搁浅(处于流体静力平衡状态)，密度很高(917千克米)−3)．如果假定缺口本身没有接地，则缺口上方的虚线表示插值冰干舷。

源数据

扩展数据图3冰桥样带位置。

一个- - - - - -c， DC8-100124航班上冰桥横断面的位置(2009年11月7日;绿线标记为X-X ';分析了图3 b)在2009年11月7日的NASA MODIS图像上叠加(一个)， 2013年11月3日(b)及2013年11月18日(c)31（https://nsidc.org/data/iceshelves_images/index_modis.html)．我们注意到这条横断面的位置直接位于B31冰山上，该冰山于2013年11月13日从松岛冰架上崩解。在一个而且b，黑色虚线为B31冰山最靠陆地的范围。由Bedmap2定义的松岛冰架的漂浮范围43用红色表示。

扩展数据图4预计由板状冰山产生的冰山龙骨犁痕示意图。

如果冰山漂移大致垂直于中确定的崎岖的脊-水道底部形态，则会产生宽而平底的冰山龙骨犁痕(a)图3 b．相比之下，如果冰山漂移大致平行于底部的脊槽形态，则会产生宽的、多龙骨状的具有齿梳状形态(b)的冰山犁痕。

扩展数据图5计算冰山重力势能和建立亚稳态条件所需的冰山横截面尺寸示意图。

H，冰山总厚度;W，冰山宽度;CM，质心;θ，从垂直位置(U)到旋转位置(R)的旋转角度。最长的轴延伸到页面内，未显示。图片改编自ref。37美国地球物理学会。

扩展数据图6冰山宽度(或长度)949 m，厚度变化H必须由外部介质旋转以克服能量障碍，并因不稳定而倾覆(蓝色曲线)。

通过倾覆，949米宽(或长)的冰山可以转化为相同大小的厚度。随着冰山厚度的减小，冰山变得越来越稳定，并且需要围绕其质心旋转更大的角度来形成不稳定的条件，从而导致冰山倾覆。由ref计算得到。37．

源数据

图7 2017年1月26日松岛冰架崩解线的NASA卫星图像。

这幅图展示了冰山(箭头所示)的典型平面形态，这些冰山是在大型板状冰山形成之间的时期崩解出来的。面积24万- 520万米2在美国，这些冰山的大小最多只有B31冰山的1%，B31冰山于2013年11月从松岛冰架上崩解。最大的冰山(标记为“X”和粉红色阴影)在横冰流方向上分别长4800米和1050米。横过冰流裂缝的虚线显示了下一个巨大的板状冰山可能崩解的位置。图片改编自ref。44美国国家航空航天局。

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怀斯，M.，道德斯韦尔，J.，雅各布森，M.。et al。来自冰山龙骨犁痕的松岛湾海洋冰崖不稳定的证据。自然550， 506-510(2017)。https://doi.org/10.1038/nature24458

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