精密测量院在冰架底部消融影响南极冰盖预测研究方面取得进展

精密测量院在冰架底部消融影响南极冰盖预测研究方面取得进展

近日，中国科学院精密测量院与北京师范大学、俄亥俄州立大学联合，设计了两种不同冰川底部融化方案，通过统一模型框架与气候强迫条件，研究有效揭示了“底融参数化差异”对预测结果的影响。相关研究成果发表在《冰冻圈》上。

据悉，全球变暖背景下，南极冰盖物质损失是海平面上升的主要驱动因素。冰架通过支撑作用维持冰盖稳定，但其底部暖水融化会削弱这一支撑，加速冰盖失稳与接地线退缩。当前冰盖模型在初始化阶段对冰架下融化速率的表征缺乏统一标准，不同方案（观测数据或参数化）会导致初始状态差异，进而影响海平面预测的可靠性。厘清这一不确定性，对提升预测可信度至关重要。

研究团队利用并行冰盖模型（PISM），首先对比了两种典型的冰架底部融化速率方案（即观测驱动方案（S1）：基于卫星观测反演的冰架下融化速率；物理参数化方案（S2）：基于海洋温盐结构的热力参数化模型）在模型初始化（spin-up）过程中的影响。结果显示，尽管两种方案经过初始化后均能获得与观测相符的冰盖几何形态，但在三个典型海洋性冰盖区域（西南极的Thwaites盆地、东南极的Wilkes Land以及George V Land–Terre Adelie）表现出显著的动力学差异（图1）。在Thwaites盆地，S1方案中较高的冰架下融化速率逐步触发了海洋冰盖不稳定性（MISI），导致接地线后退，从而显著削弱了冰架对上游冰川的支撑效应。与S2相比，S1模拟的冰厚度最大相差3米，冰表面速度相差74米/年。在Wilkes Land和George V Land–Terre Adelie区域，不同的海洋强迫条件改变了接地冰盖的热力学特征，引发动态调整，使S1与S2之间的冰厚度和冰表面速度差异分别达到约6米/年和44米/年。

在相同的模型配置和未来气候情景下，进一步研究发现，S1方案预测到2100年南极冰盖导致的海平面上升贡献比LOW21集合结果（包含S2预测）高出约57%（图2），即约0.18米海平面。这一差异主要来源于西南极阿蒙森海区域，该区域是海洋冰盖不稳定性（MISI）的典型发育区。进一步分析表明，初始化过程中不同的融化速率方案会导致冰盖内部动力状态（如底部摩擦、热力结构等）的显著差异，进而通过正反馈机制放大未来冰量损失。

在气候持续变暖、南极冰盖稳定性备受关注的背景下，该研究表明，在不同融化速率方案条件下，即便获得相似的初始几何形态，冰盖内部动力状态的差异仍可能导致截然不同的长期演变趋势。该研究揭示了冰架底部融化过程对南极冰盖未来演化的关键影响。

相关论文链接： https://tc.copernicus.org/articles/20/1947/2026/

主题：冰架下融化速率