研究人员表示，了解冰流物理机制是理解南极海平面上升的关键。
理解这一过程的主要方程是格伦流动定律，该定律于1958年提出。
冰川冰盖难以抵达且地处偏远，因此直到最近，该领域开展的研究相对较少。
利用卫星图像开展的新分析，使研究人员得以深入了解冰川的底层物理过程及其对海平面的影响。
麻省理工学院研究人员的一项新研究推翻了一条沿用数十年、用于描述冰流的方程。研究发现，冰川冰流速率对压力的敏感度高于此前计算结果。
这里所说的压力，是指作用于南极冰川的力；这些力主要受重力影响，重力将冰体向较低海拔处拖拽。乔安娜·米尔斯坦是冰川动力学与遥感研究组的博士生，也是这项研究的主要作者。她解释说，黏性冰川冰的流动“真的很像蜂蜜”。“如果你挤压吐司中间的蜂蜜，它会在那里堆积，然后向外缓缓流开；冰的运动方式完全一样。”
米尔斯坦及其同事提出修订这一方程，应能改进用于预测冰川冰流的模型。这有助于冰川学家预测南极冰流可能如何推动未来海平面上升。不过，米尔斯坦表示，在气候变化模型已经预测的最高水平之外，这项方程修订不太可能进一步提高海平面上升估算值。
她说：“我们对南极导致海平面上升的几乎所有不确定性，都与冰流的物理机制有关，因此我们希望这项研究能为这种不确定性设定一个界限。”
这篇论文的其他作者包括，论文发表于《自然通讯：地球与环境》其中还包括布伦特·明奇尤，他是麻省理工学院地球、大气与行星科学系塞西尔和艾达·格林职业发展教授；以及塞缪尔·佩格勒，他是利兹大学的学术研究员。
大数据的益处
相关方程称为格伦流动定律，是描述黏性冰流最广泛使用的方程。据米尔斯坦介绍，该定律由英国科学家J.W.格伦于1958年提出；在20世纪50年代，研究冰流物理机制的冰川学家为数不多，他就是其中之一。
直到最近，该领域的科学家一直相对较少，加上大多数大型冰川冰盖地处偏远且难以抵达，因此此前很少有人尝试在实验室之外校准格伦流动定律。在这项近期研究中，米尔斯坦及其同事利用了南极冰架上空大量新增的卫星图像。冰架是大陆冰盖向外延伸、漂浮在海上的部分。研究团队据此修订了流动定律中的压力指数。
她说：“2002年，南极这座大型冰架［拉森B冰架］崩塌了；关于那次崩塌，我们掌握的只有两张相隔一个月拍摄的卫星图像。如今，我们可以每六天获取一次同一区域的［图像］。”
米尔斯坦表示，新的分析显示，“在南极最具动态、变化最快的区域——冰架，它们基本上支撑着大陆冰盖内部并紧贴其边缘——冰流对压力的敏感度高于普遍认知”。她对不断积累的卫星数据记录持乐观态度，认为这些数据将有助于今后捕捉南极的快速变化，并深入了解冰川的底层物理过程。
研究人员指出，影响冰流的不只有压力。流动定律方程的其他部分体现了温度、冰晶粒径和取向，以及冰中杂质和水分的差异；这些因素都可能改变流速。米尔斯坦表示，温度等因素对于理解未来冰流如何影响海平面上升，可能尤为重要。
应变导致的冰体开裂
米尔斯坦及其同事还在研究冰盖崩塌的力学机制；这一问题涉及的物理模型与理解冰流问题所用的模型不同。米尔斯坦说：“我们目前正利用应变率观测研究冰体的开裂与断裂。”
研究人员利用InSAR，即卫星采集的地球表面雷达图像，观测冰盖变形，并据此精确测量应变。他们通过观测应变率较高的冰区，希望更好地了解冰隙和裂缝扩展并引发崩塌的速度。
这项研究得到了美国国家科学基金会的支持。
