氷流と流出氷河は、ほぼ停滞した氷または山に隣接する、比較的流れの速い氷の領域です。これらの氷の流れは、南極氷床の表面速度を示す図 1 (Mouginot et al., 2017) の黄色の背景を通して紫色の筋として見えます。
これらの急速に流れる氷の流れは、南極大陸の表面積の比較的小さな部分を表しますが、氷床の内部の 90% 以上を流出させます。このようにして、これらの氷の流れは、大陸内に蓄積され圧縮された雪を海に運びます.
その結果、南極の氷床が気候変動にどのように反応し、海面上昇に寄与するかを理解するには、流れの速い氷河と氷流のダイナミクスを理解する必要があります。氷の流れは底部で水によって潤滑されており、氷内の熱粘性不安定性が原因で発生する可能性があります (Hindmarsh、2004; Schoof and Hewitt、2013):速い流れには高いせん断速度が伴い、氷が加熱され、粘度が低下します。 、より多くのせん断と、狭くて暖かいせん断マージンを生成する正のフィードバック ループを可能にします。
多くの氷流では、マージン内のせん断加熱が、融解温度にある多孔質氷帯である温帯氷を形成するのに十分なほど大きくなる可能性が高い (Schoof and Hewitt, 2016)。氷河の氷の温度は、氷の粘性を調節することによって流れる速度を制御します。南極の典型的な表面温度から融解温度まで、氷の粘性は桁違いに軟化します (Cuffey and Paterson, 2010)。
Meyer and Minchew (2018) では、1 次元の熱力学モデルを導き出し、どの南極氷床の剪断限界に温帯氷が含まれている可能性があるかを推測しました。名前が示すように、このモデルは機械的な氷の変形を氷の温度に結び付けます。剪断限界における高速から低速への流れの移行は、摩擦によってエネルギーを消費し、氷の温度を上昇させます。
このモデルでは、動作中の基本的な物理プロセスに焦点を当てています。問題を本質的なメカニズムに絞り込み、温帯氷のゾーンが開始する臨界せん断ひずみ速度と温帯の厚さの式を導き出します。臨界ひずみ速度と温帯の厚さは、せん断ひずみ速度、表面温度、表面蓄積速度、氷の厚さなどの観測可能なパラメーターの関数である 2 つの無次元パラメーター (ブリンクマン数とペクレ数) のみに依存することを示します。温帯の発達は、せん断ひずみ速度 (ブリンクマン数) によって促進され、表面からの冷たい氷の移流 (P ́eclet 数) によって抑制されます。これは、表面の蓄積速度に比例します。
最近の観測結果と地域気候モデルからの出力を適用して、図 2 に示すように、多くの活発な氷河せん断縁に温帯氷が含まれている可能性があることを示しました。温帯の空間分布と厚さは、主にせん断ひずみ速度と表面蓄積速度によって制御されます。 .
流れの速い氷河と氷流のせん断縁は、氷流に対する抵抗の主な原因です。マージンのせん断応力は、氷の温度に依存する氷のレオロジーの関数です。私たちのモデルが接地線のすぐ上流に厚い温帯を予測している氷河では、剪断限界がかなりの距離 (> 100 km) にわたって浮氷棚まで伸びています。これは、暖かくて柔らかい氷が棚氷に下流に移動したためであると仮定しています。その結果、接地線の上流での温帯氷の発達は、棚氷の構造的完全性を決定し、棚氷が氷河を支える能力を調節するのに役立ち、それによって熱粘性による氷床後退の可能性を生み出す可能性があります。
これらの調査結果は、南極氷床の剪断限界における温帯氷と題された記事で説明されています:プロセスと予備位置の制御、Earth and Planetary Science Letters 誌に最近掲載されました。 この作業は、オレゴン大学の Colin R. Meyer と マサチューセッツ工科大学の Brent M. Minchew によって行われました。
参考文献:
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