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由海冰损失和海洋膨胀引发的南极冰架解体

摘要

了解最近灾难性冰架解体的原因是改进南极冰盖耦合模型和预测其未来状态和对海平面上升的贡献的关键一步。一个被忽视的与气候相关的因果因素是区域海冰的损失。在这里,我们表明,对于观察到的解体事件(拉森A、B和威尔金斯冰架的崩溃),保护性海冰缓冲区的季节性缺失增加,使得脆弱的外部冰架边缘受到海洋膨胀的影响,这可能会削弱它们到崩解的地步。这种外缘崩解引发了前几年受多种因素影响的冰架更大范围的崩解,关键的先决条件是广泛的洪水和外缘破裂。波浪引起的弯曲在最外层冰架地区特别有效。我们对卫星和海浪数据的分析,以及对冰架、海冰和波浪特性的综合建模,突出表明需要冰盖模型来解释海冰和海浪。

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图1:拉森A、B和威尔金斯冰架结构随时间逐渐减弱,然后突然解体的联系和过程。
图2:显示四次崩解事件共同特征的卫星图像。
图3:卫星获取的威德尔海和别林斯高森海1979/1980年至2009/2010年海冰季节持续时间趋势图。
图4:显示威尔金斯冰架和拉森冰架近海海冰覆盖减少的时间序列,以及与崩解事件的时间吻合。
图5:海冰衰减模型和冰架波弯曲模型的结果。
图6:冰架前缘区域最大胀生应变和增强断裂。

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下载参考

确认

这项工作为澳大利亚南极科学项目4116做出了贡献,并通过南极气候和生态系统合作研究中心得到了澳大利亚政府合作研究中心计划的支持。它还为世界气候研究计划(WCRP)气候和冰冻圈(CliC)项目“冰冻圈元素之间的联系”的目标活动做出了贡献。T.A.S.确认NSF PLR 17-020175, S.E.S.确认NSF PLR 1440435。V.A.S.表彰了美国海军研究办公室部门研究计划“新兴北冰洋的海况和边界层物理”(奖励号N00014-131-0279)和奥塔哥大学。我们感谢N. Glasser对图6b、c中货架断裂的帮助。我们感谢J. Hutchings、E. Rogers和R. Shen三位主审的意见,他们的意见无疑使论文更加有力。

审核人信息

自然感谢J. Hutchings, E. Rogers, R. Shen和其他匿名审稿人对本工作的同行评议所作的贡献。

作者信息

作者及隶属关系

作者

贡献

R.A.M.构思研究,进行数据综合,主导论文写作。所有作者都对数据分析、解释和写作做出了贡献,每个作者都对手稿的几个方面及其思想做出了贡献。T.A.S.提供了冰架图像和信息以及冰架专业知识。l.g.b进行了海冰波和冰架波相互作用模拟和分析,V.A.S.提供了专家意见。P.R.贡献了海浪数据和分析,以及海冰浓度数据的分析。S.E.S.根据卫星数据提供了海冰季节性变化的分析。

相应的作者

对应到罗伯特·a·马森

道德声明

相互竞争的利益

作者声明没有利益竞争。

额外的信息

出版商的注意:施普林格自然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 1979-2010年卫星获取的冰架近海每日海冰浓度趋势。

Larsen A和B的数据(一个)及威尔金斯(b)冰架分别来自图中L和W框。3..红色表示90%水平有统计学意义,蓝色不具有统计学意义。

源数据

图2 5次崩解事件期间海冰浓度异常情况图。

一个1995年1月(Larsen A);b, 2002年1 - 3月(Larsen B);c, 2008年2月至3月(威尔金斯);d, 2008年5月至7月(威尔金斯);而且e, 2009年3月至4月(Wilkins),与1979年至2010年这些月的平均值相比。黑色实线划定了当代海冰边缘,而黑色虚线划定了有关时期的平均气候(1981-2010)海冰边缘位置。看到方法为说明海冰人工制品内的黑色圆圈一个.Larsen A、Larsen B和Wilkins冰架分别标记为LA、LB和WIS ind.背景地图基于CIA世界地图数据库(我们使用IDL制作;看到方法).

图3 Larsen崩解事件之前和期间观测到的波高、波峰周期和模拟的最大冰架应变的时间序列。

一个b, Larsen框区(图中L标记)的日显著波高(蓝色)和峰值波周期(红色)。3.1995年的Larsen A冰架崩塌和2002年的Larsen B冰架崩塌。cd,对厚度为80 m、150 m和200 m冰架的最大冰架应变进行了相应的模型预测。粉红色横条表示波浪从30°-120°E扇区向冰架传播的时期,浅蓝色横条表示冰浓度低于40%的时期。崩解事件开始的大致时间被标记为垂直虚线。

源数据

扩展数据图4威尔金斯崩解事件之前和期间观测到的波高、峰值周期和模拟的最大冰架应变的时间序列。

一个b, Wilkins框区(图中标记W)内的日显著波高(蓝色)和峰值波周期(红色)。3.为2008年和2009年威尔金斯冰架解体事件。cd,对厚度为80 m、150 m和200 m冰架的最大冰架应变进行了相应的模型预测。粉红色横条表示波浪从西经0°-90°扇区向冰架传播的时期,浅蓝色横条表示海冰浓度低于40%的时期。解体事件开始的大致时间标记为虚线。

源数据

扩展数据图5威尔金斯冰架北部和西部边界的MODIS可见图像,显示是否存在固地冰。

一个2006年1月18日;b2008年1月16日;c, 2008年3月17日;d2008年12月27日;e2009年3月6日;而且f, 2009年4月10日CI是夏科特岛,LI是拉塔迪岛,RI是罗斯柴尔德岛,AI是亚历山大岛。虚线表示冰架向海的大致界限。标记的其他特征(如“未合并的mélange”)在文本中解释。来自NASA MODIS仪器的图像来自NASA NSIDC DAAC档案(http://nsidc.org/data/iceshelves_images/51

源数据

扩展数据图6模拟应变幅值与向海冰架边缘距离的函数关系。

为厚度为80米、150米和200米的冰架和波动周期为8秒的冰架(一个), 12 s (b)及16秒(c).浪高为2米,假定有规律的入射浪。

源数据

扩展数据表1 Larsen A和B冰架近海区域早期“冰雪覆盖时期”的月、年和季节平均卫星海冰浓度
扩展数据表2拉森A和B冰架近海区域后期“海冰消失期”的月、年和季节卫星平均海冰浓度
扩展数据表3威尔金斯冰架近海区域的月、年和季节平均卫星海冰浓度

源数据

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引用本文

Massom, R.A, Scambos, T.A, Bennetts, L.G.et al。由海冰损失和海洋膨胀引发的南极冰架解体。自然558, 383-389(2018)。https://doi.org/10.1038/s41586-018-0212-1

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