多年来,地质学家一直在争论格陵兰冰盖下的峡谷网络是如何以及何时形成的,尤其是一个又深又长,被称为“格陵兰大峡谷”的峡谷。它的形状表明它是由流水和冰川作用雕刻而成的,但直到现在,“这个峡谷的起源,以及格陵兰岛北部的类似特征,仍然是未知的,”一篇新论文的作者说。
马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校和哥本哈根大学冰与气候中心的科学家们现在提出了一个新的机制来解释这个巨型峡谷是如何形成的——一系列灾难性的“爆发”洪水,随着时间的推移,突然反复地排干了融化的冰盖水。基于对早期冰盖历史的冰盖模型模拟,他们表明,气候和基岩地形从一开始就对冰盖“施加了强烈的控制”。
第一作者Benjamin Keisling,现在是纽约帕利塞兹哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站的博士后,作为研究生与麻省大学阿默斯特分校的资深作者和顾问Rob DeConto一起完成了这项工作。他与丹麦的同事合作,Keisling在那里获得了国家科学基金会GROW奖学金。
Keisling解释说,在此之前,反复爆发的洪水似乎是哥伦比亚河和其他北美峡谷网络形成的机制,但它们并没有被认为在形成格陵兰冰盖下受折磨的景观中发挥作用。
他说:“如果我们提出的洪水发生了,它们可能会影响海洋环流,导致具有区域甚至全球意义的气候突变。格陵兰岛北部的巨型峡谷也影响着今天冰下环境中的冰和水的流动,这影响了当今冰盖的稳定性。”
他回忆说,在大多数关于格陵兰岛的研究中,研究人员都将现代冰盖作为了解它如何随时间变化的起点。但Keisling和他的合著者采取了不同的方法,调查了格陵兰岛在大范围冰川作用之前的样子。他说:“我们想更好地了解冰川开始的动力学——冰盖是如何、在哪里以及为什么首先在一个无冰的岛屿上生长的。”
科考队还想更好地了解冰盖在融化后是如何恢复的。“我们从之前的工作中知道,这种情况在过去发生过多次,如果全球变暖足够严重,未来可能会再次发生,”凯斯林说。
他们使用冰盖和气候耦合模型来模拟格陵兰冰盖在过去几百万年里多次冰期-间冰期循环的演变。他们发现,在长时间的温度稳定之后,一个异常温暖的时期可能会导致冰盖迅速退缩。这导致了大型冰坝湖泊的形成,这些地区的基岩仍然受到旧冰盖的重压。
他们的模拟显示,冰坝最终会坍塌,形成大规模的溃决洪水。“随着时间的推移,”Keisling说,“随着冰的不断退缩和推进,这些湖泊的填满和排水似乎雕刻了格陵兰岛的巨型峡谷。”他说,在其他退缩的冰盖边缘也有类似的洪水记录。
将格陵兰岛与现代爆发的洪水进行比较,研究人员估计,多达数百次的洪水雕刻了大峡谷。他们指出,研究结果为未来的研究提供了可检验的假设,可以解决长期以来关于冰盖稳定性是否随着时间而改变的争论。
“了解格陵兰基岩的历史为理解冰盖的长期行为提供了背景,”Keisling说。“这有助于描绘过去温暖时期发生的事情,当时冰盖融化导致全球海平面上升,这也是我们今天看到的现象。”
这项工作得到了美国国家航空航天局(NASA)、美国国家科学基金会(NSF)和GROW奖学金以及丹麦国家研究基金会的支持。
故事来源:
材料所提供的马萨诸塞大学阿默斯特分校.注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。
期刊引用:
引用此页: