南极冰崖对海平面上升的贡献可能没有预期的那么大

南极洲的冰原面积几乎是美国本土面积的两倍，其陆地边界由巨大的漂浮冰架支撑，这些冰架在南大洋的寒冷水域延伸数百英里。当这些冰架崩塌进入海洋时，它们会暴露出南极洲边缘高耸的冰崖。

科学家们认为，超过90米(大约是自由女神像的高度)的冰崖会在自身重量的作用下迅速崩塌，导致本世纪末海平面上升超过6英尺——足以淹没波士顿和其他沿海城市。但现在，麻省理工学院的研究人员发现，这一预测可能被高估了。

今天在《地球物理研究快报》发表的论文中,研究小组报告说,一个90米的冰崖完全崩溃,支撑悬崖的冰架会破坏极其迅速,在几个小时内,冰的损失程度尚未观察到在现代记录。

“冰架大约有一公里厚，有些有德克萨斯州那么大，”麻省理工学院的研究生菲奥娜·克拉克说。“要进入真正高大的冰崖的灾难性失败，你必须在数小时内移除这些冰架，无论气候变化情况如何，这似乎都不太可能。”

如果一个支持冰架融化在更长一段几天或几周,而不是几个小时,研究人员发现,剩下的冰崖不会突然裂缝和下重量,而是会慢慢流出,像一座山的冷蜂蜜从大坝被释放。

麻省理工学院地球、大气和行星科学系助理教授布伦特•明周表示:“目前南极海平面上升的最糟糕情况，是基于这样一种观点:90米以上的悬崖会灾难性地崩塌。”“我们说的是，基于悬崖失败的情况可能不会发生。这是一线希望。话虽如此，我们还是要小心不要松一口气。还有很多其他方式可以导致海平面迅速上升。”

Clerc是这篇新论文的主要作者，与Minchew和波士顿学院的Mark Behn一起。

愚蠢的行为状态

在气候变暖的情况下，当南极洲的冰架崩塌进入海洋时，它们会暴露出由地面冰或陆地冰构成的高耸悬崖。如果没有冰架的支撑，科学家们认为，大陆上很高的冰崖会崩塌，裂入海洋，使更高的悬崖暴露在内陆深处，而这些悬崖本身也会崩塌，引发失控的冰盖退缩。 

今天，地球上没有比90米更高的冰崖，科学家认为这是因为比90米更高的悬崖无法承受自身的重量。

Clerc, Minchew和Behn接受了这个假设，他们想知道90米或更高的冰崖是否会在什么条件下物理崩塌。为了回答这个问题，他们开发了一个简单的矩形块冰模拟来代表一个理想的冰原(陆地上的冰)，最初由一个同样高的冰架(水面上的冰)支撑。他们通过以不同的速度缩小冰架来进行模拟，并观察裸露的冰崖如何随着时间的推移做出反应。

在他们的模拟中，他们根据麦克斯韦的粘弹性模型设定了冰的力学性能或行为，该模型描述了一种材料从弹性的、橡胶般的反应转变为粘性的、蜂蜜般的行为的方式，这取决于它是快速加载还是缓慢加载。粘弹性的一个经典例子是橡皮泥:如果你把一团橡皮泥放在桌子上，它会慢慢地滑入水坑，就像一种粘性液体;如果你迅速把它拉开，它就会像弹性固体一样撕裂。

事实证明，冰也是一种粘弹性材料，研究人员在他们的模拟中加入了麦克斯韦粘弹性。他们改变了支撑冰架的移动速度，并预测了冰崖是像弹性材料一样断裂和崩塌，还是像粘性液体一样流动。

他们模拟了从0米到1000米的不同起始高度或厚度的冰的影响，以及冰架崩塌的不同时间尺度。最后，他们发现，当一个90米高的悬崖暴露出来时，只有当支撑它的冰架被迅速移除，持续几个小时，它才会迅速崩塌成易碎的块状。事实上，他们发现这种行为适用于高达500米的悬崖。如果冰架在几天或几周内被移走，500米高的冰崖不会因为自身的重量而崩塌，而是会像冷蜂蜜一样慢慢脱落。

一个现实的图片

结果表明，地球上最高的冰崖不太可能发生灾难性的崩塌，引发失控的冰盖退缩。因为速率最快的冰架正在消失,至少在现代记录,记录是周不小时,科学家观察到2002年,当他们捕获的卫星图像拉尔森B冰架的坍塌——一块冰一样大的罗德岛,脱离了南极洲,粉碎成成千上万的冰山在张成的空间两周。

“当‘守护神B’冰架崩塌时，那是一个相当极端的事件，发生了两个多星期，与我们特别担心的冰架相比，那是一个很小的冰架，”Clerc说。“所以我们的研究表明，悬崖崩溃可能不是在不久的将来导致海平面大幅上升的机制。”

这项研究部分得到了美国国家科学基金会的支持。