研究人员：冰混合物可以控制冰川裂冰时间

根据科罗拉多大学环境科学研究所(CIRES)领导的一篇新论文，在格陵兰岛的冰川Jakobshavn Isbræ将大块的冰块送入海洋前不久，沿着冰川终点漂浮的冰山的泥泞集合发生了突变。周三发表在《自然-地球科学》上的这项工作表明，漂浮在冰川-海洋边界的厚厚的冰山集合体在冰川出海前一小时会发生松动。这一发现可能有助于科学家们更好地了解未来海平面上升的情况，也可以帮助他们预测何时会发生重大的冰山融化事件。

在冬季，冰山和海冰在Jakobshavn Isbræ前面的峡湾内积聚，形成一个冰塞，阻止了冰川出海。冰川可以继续流入峡湾，完好无损，并且每天前进几十米。这种冰雪物质的积累，科学家称之为“冰混合物”(ice mélange)，一直持续到夏天，但它的架状结构在相对温暖的环境中失去了刚性，它的行为更像是在峡湾中堵塞在一起的单个冰山。到目前为止，还没有研究表明这种夏末的冰层交错是否能影响冰山的形成。

CIRES地球科学和观测中心的研究员、这项新研究的主要作者Ryan Cassotto说：“只需要一点点的应变，混合物就会松动一点，因此它不再是一个冰塞。”

为了了解在这些结冰事件中发生了什么，Cassotto和他的同事在2012年将地面雷达干涉仪带到格陵兰岛，并将其设置在Jakobshavn Isbræ的冰川峡湾，每三分钟记录一次冰山互动。他们发现，在结冰事件之间，冰混合物中的冰山一起移动，作为一个单一的、有凝聚力的单元流向峡湾。

但是，就在他们观察到的14次结冰事件的每一次之前，单个冰山的运动发生了变化--冰层不再作为一个单一的、连贯的单元流动，而是松动了，冰山开始彼此独立运动。

Cassotto说：“当冰层松动时，单个冰山开始旋转，而当它们开始旋转时，冰层就失去了它的结构。当它失去其结构时，它就失去了阻碍裂冰的能力。”

为了了解在这些事件中冰混合物中的冰山发生了什么，研究人员使用了一个模拟单个冰山运动的粒子动力学模型。他们发现，只需要冰层的小幅下行扩张就可以触发冰山的独立运动。

埃默里大学物理学副教授、该论文的共同作者Justin Burton说：“作为通向海洋的门户，冰混合物可以对未来海平面上升的预测有直接影响。我们已经提供了有史以来最好的、最精确的数据，显示了导致重大结冰事件的过程。这有助于我们了解决定有多少冰排入海洋的力量，以及它发生的速度。”

这种转变的确切原因还不清楚，但是海洋潮汐的变化、冰川下排放的融水和风可能有助于解释厚厚的冰山集合体向后推挤冰川的突然松动。

Cassotto表示，这项研究首次表明，基本上没有海冰的冰混合物可以控制冰川的裂冰时间。这也是研究人员能够在自然环境中观察一种材料的颗粒尺度变化的第一项研究。

阿拉斯加大学东南分校地球物理学副教授、该论文的共同作者Jason Amundson说：“大多数对颗粒材料的研究都是在实验室进行的。这些观察表明，我们可以通过研究密集的冰山群来获得对颗粒状材料行为的新认识，冰山代表了地球上一些最大的颗粒状材料。这项研究中的方法可用于预测其他地球物理材料的失效，如泥石流或滑坡。”