新聞科研進展
近日，精密測量院與北京師范大學、俄亥俄州立大學聯(lián)合，設(shè)計了兩種不同冰川底部融化方案，通過統(tǒng)一模型框架與氣候強迫條件，研究有效揭示了“底融參數(shù)化差異”對預(yù)測結(jié)果的影響。相關(guān)研究成果發(fā)表在《冰凍圈》（The Cryosphere）上。
全球變暖背景下，南極冰蓋物質(zhì)損失是海平面上升的主要驅(qū)動因素。冰架通過支撐作用維持冰蓋穩(wěn)定，但其底部暖水融化會削弱這一支撐，加速冰蓋失穩(wěn)與接地線退縮。當前冰蓋模型在初始化階段對冰架下融化速率的表征缺乏統(tǒng)一標準，不同方案（觀測數(shù)據(jù)或參數(shù)化）會導致初始狀態(tài)差異，進而影響海平面預(yù)測的可靠性。厘清這一不確定性，對提升預(yù)測可信度至關(guān)重要。
研究團隊利用并行冰蓋模型（PISM），首先對比了兩種典型的冰架底部融化速率方案（即觀測驅(qū)動方案（S1）：基于衛(wèi)星觀測反演的冰架下融化速率；物理參數(shù)化方案（S2）：基于海洋溫鹽結(jié)構(gòu)的熱力參數(shù)化模型）在模型初始化（spin-up）過程中的影響。結(jié)果顯示，盡管兩種方案經(jīng)過初始化后均能獲得與觀測相符的冰蓋幾何形態(tài)，但在三個典型海洋性冰蓋區(qū)域（西南極的Thwaites盆地、東南極的Wilkes Land以及George V Land–Terre Adelie）表現(xiàn)出顯著的動力學差異（圖1）。在Thwaites盆地，S1方案中較高的冰架下融化速率逐步觸發(fā)了海洋冰蓋不穩(wěn)定性（MISI），導致接地線后退，從而顯著削弱了冰架對上游冰川的支撐效應(yīng)。與S2相比，S1模擬的冰厚度最大相差3米，冰表面速度相差74米/年。在Wilkes Land和George V Land–Terre Adelie區(qū)域，不同的海洋強迫條件改變了接地冰蓋的熱力學特征，引發(fā)動態(tài)調(diào)整，使S1與S2之間的冰厚度和冰表面速度差異分別達到約6米/年和44米/年。
S1與S2的冰厚度和流速殘差對比；（a-c）分別為TB、WL和GVL區(qū)域的冰厚度差異，（f-h）對應(yīng)上述三個區(qū)域的冰表面流速殘差；（d）和（e）表示兩次模擬結(jié)果冰厚度與表面流速的整體偏差（S1-S2）；紅線與藍線分別表示S1和S2的接地線位置，黑線表示接地線觀測值
在相同的模型配置和未來氣候情景下，進一步研究發(fā)現(xiàn)，S1方案預(yù)測到2100年南極冰蓋導致的海平面上升貢獻比LOW21集合結(jié)果（包含S2預(yù)測）高出約57%（圖2），即約0.18米海平面。這一差異主要來源于西南極阿蒙森海區(qū)域，該區(qū)域是海洋冰蓋不穩(wěn)定性（MISI）的典型發(fā)育區(qū)。進一步分析表明，初始化過程中不同的融化速率方案會導致冰蓋內(nèi)部動力狀態(tài)（如底部摩擦、熱力結(jié)構(gòu)等）的顯著差異，進而通過正反饋機制放大未來冰量損失。
冰蓋厚度差異及南極冰蓋對海平面上升的貢獻預(yù)測；2050年（a）與2100年（b）S1與S2多情景（RCP 2.6與RCP 8.5）預(yù)測的冰厚度空間差異平均值；（c）“SGO情景”至“SGF情景”在四種情景下的海平面上升預(yù)測范圍及均值；（d）S1實驗至2100年的海平面貢獻與其他研究的對比
在氣候持續(xù)變暖、南極冰蓋穩(wěn)定性備受關(guān)注的背景下，該研究表明，在不同融化速率方案條件下，即便獲得相似的初始幾何形態(tài)，冰蓋內(nèi)部動力狀態(tài)的差異仍可能導致截然不同的長期演變趨勢。該研究揭示了冰架底部融化過程對南極冰蓋未來演化的關(guān)鍵影響。
相關(guān)成果以“Investigating the impact of sub-ice shelf melt on Antarctic ice sheet spin-up and projections”為題在線發(fā)表，精密測量院為第一完成單位，研究員沈強和北京師范大學副教授張通為共同通訊作者，精密測量院博士生高凡為論文第一作者。
該研究工作得到了國家自然科學基金、武漢市自然科學基金的資助。
論文鏈接：https://tc.copernicus.org/articles/20/1947/2026/