近几十年来，卫星技术的进步使科学家能够以极为精细的程度描绘地球冰盖的融化过程。
流动并塑造其下岩石的冰盖在融化后会留下其活动的印记，提供重要信息。
巨型隧道的雏形可在短短数十年内形成，排出原本可能加速冰向海洋流动的水。
这些发现有助于科学家预测当今的冰盖在未来数十年至数百年间将如何演变。
冰盖表面的融水渗入冰盖底部，以及在那里直接融化产生的水，在调节冰盖流动方面发挥着关键作用。归根结底，这些水可以决定冰流入海洋的速度，并促成海平面上升。
然而，由于卫星记录仅涵盖短短几十年，它们无法告诉我们，在本世纪剩余时间及更远的未来，这一过程将如何应对持续的全球变暖。
在一篇新论文中，我们发表于《Quaternary Science Reviews》，揭示了所谓“隧道谷”的巨型水道是如何在冰期结束时于古代冰盖之下被侵蚀形成的。
在某些情况下，这些水道是在冰盖退缩的短短几百年内形成的，迅速排出冰盖之下的水；若无此过程，这些水本会加速冰向大海的流动，从而加剧冰量损失。
关键问题是：随着变暖和融化持续进行，地球上剩余冰盖的命运将如何？
这些隧道谷形成的速度之快令人惊讶，这意味着科学家需要开始在模型中考虑其影响，以预测当今的冰盖在未来数十年至数百年间将如何演变。
融冰
冰盖融化时会产生惊人的水量。2022年，180亿吨融水仅在三天内便从格陵兰冰盖流出，足以填满4500座温布利球场。
这些融水流经冰盖表面的河流并汇集成巨大的湖泊。随后，它可以贯穿整个冰盖，释放出足以媲美全球最大水电站大坝的能量。
融水一旦抵达冰盖底部，就会润滑冰与其滑过的岩石之间的接触面，加速冰向海洋的流动，进而导致海平面上升。
格陵兰冰盖刚刚经历了有记录以来最大的九月融化事件，这类事件通常只会出现在仲夏时节。
随着融化季节预计将变得更长、更强烈，理解地球冰盖底部水量相应增加所产生的影响、其流动路径以及排出速度，将是预测冰量损失速率和未来海平面上升的关键。
研究古代冰盖
虽然卫星记录提供了过去四十年冰盖的详细数据，但过去几百万年的地质记录保存了过去冰期中多次冰盖增长与消退周期的证据。
此外，卫星能够轻易观测冰盖表面的变化，但要探究冰层之下发生的情况——有些地方的冰层厚达数公里——则极具挑战性。
我们需要考虑冰盖在更长时间尺度上的变化，以便全面了解冰盖在未来可能表现出和可能发生的各种行为。
流动并塑造其下岩石的冰盖在融化后会留下其活动的印记。这些地貌能够告诉我们很多关于其最深处、最难以到达之处所发生情况的信息，包括例如其下方水的流动路径及其影响。
过去，地球上被冰盖覆盖的区域远比今天广阔。在过去气候较寒冷的时期，冰盖延伸至中纬度地区，将欧洲部分地区——包括英国——覆盖在厚厚的冰层之下。
随着地球轨道的周期性变化导致气候变暖，这些冰盖逐渐消融，在地质记录中留下了它们临终挣扎的痕迹。
数以千计的巨型水道——被称为隧道谷——由英伦-爱尔兰和欧洲冰盖在冰川消退期间逸出的融水侵蚀而成，现已被泥沙掩埋在北海海底。
这些水道（如下图所示）长可达150公里（km），宽6公里，深500米，每一条都比苏格兰的尼斯湖大数倍。
人类活动导致的气候变化，正使地球上最后剩余的冰盖边缘——这些冰盖位于天然较寒冷的极地气候区——经历与末次冰消期（约两万年前开始）中使较低纬度冰盖融化的条件相似的环境。
分析冰盖融化形成的巨型水道，为我们提供了一扇窥见未来更温暖世界的窗口，我们可以从中汲取经验，了解格陵兰乃至南极洲未来可能如何做出响应。
古代冰盖的临终挣扎
我们此前的研究利用了地震数据——这些数据最初是为探测在北海下寻找石油和天然气过程中的钻探风险而收集的——并将其重新用于提供地球表层以下地质层的影像。
我们利用这些数据表明，在极端气候温暖时期，隧道谷会影响冰盖的流动。下图展示了通过剥离北海海床而揭示的一个此类隧道谷。交替出现的红线和黑线表示海床下堆叠的泥沙与岩层。
然而，仍有一些紧迫问题有待解答，例如：巨型隧道谷是通过何种机制、以多快的速度被侵蚀形成的？融水如何通过隧道谷排出？以及上方的冰在水通过隧道谷排出时如何做出反应？
为解答这些问题，我们的新研究将隧道谷上方最先进的地震数据与一项新的重建相结合，该重建记录了上一次冰期期间覆盖英国的冰盖在气候变暖时如何消退。这一古冰盖在融化时使海平面上升了1.8米，而这些重建提供了全球范围内冰盖退缩中记录最为详尽的实例。
下面的动画展示了该冰盖在31,000年至15,000年前之间的形成与消退过程。每幅图像代表冰盖形状每1,000年的变化，它在英国（图像中央）、北海（图像中右侧）和斯堪的纳维亚（图像右侧）之上增长和退缩。冰盖的颜色代表冰的流速，蓝色表示流动较慢的冰，红色表示流动较快的冰。
新发现
结合地质证据与模型模拟，我们表明，在极端温暖的条件下，巨型隧道谷仅需数百至数千年便可在冰盖之下被侵蚀形成。
这是因为，这些隧道谷主要是由侵蚀性极强、流速快的水在通常形成于冰盖底部的较小水道中侵蚀而成的，而冰则充满了谷地的大部分上方空间，对水道中的水施加压力。
下图展示了这一过程，说明了这些水道的形成：它们由冰盖底部的融化以及通过“冰穴”（moulins，即流水在冰中形成的垂直竖井）到达底部的表面融水所补给。
几百年听起来可能很长，但与冰盖的生命周期相比，这一过程非常迅速。这些巨型隧道的雏形可在短短数十年内形成，排出原本可能加速冰向海洋流动的水。
传统上认为，从冰盖之下排出水会通过移除冰床中的润滑水来稳定冰流。由此推断，如果随着气候变暖融化速率增加，隧道谷的快速形成或许能够缓冲现代冰盖发生灾难性崩塌。
然而，事情并没有这么简单。我们详细的三维地震扫描显示了冰体的特征迹象：这些冰既曾突然停止流动而发生停滞，也曾在隧道谷内快速流动。
