渠道化地形放大了冷南极冰架对融化的敏感性

藏在冰下的河流为何与我们的海岸相关

在南极冰架那嘎吱作响的白色广袤之下，海洋正在悄然从下方雕刻冰体。该研究表明，在一些寒冷的东南极冰架基底切出的长而隧道状的沟槽，可以像陷阱一样滞留稍暖的深层海水。这使得这些冰架的融化速度远高于其周边总体低温所暗示的程度，进而可能对全球海平面上升产生连锁影响。

阻挡海水的巨大冰坝

南极冰盖储存了约70%的地球淡水，如果流入海洋，足以使全球海平面上升数米。漂浮的冰架环绕着这片冰盖，起到支撑作用——像天然的刹车，减缓地面冰流入海洋的速度。近几十年来，海洋驱动的融化导致这些冰架变薄与减弱，已成为南极净冰损失的主要推手。然而海水如何融蚀这些复杂冰架底部的细节仍知之甚少，尤其是在填满腔体的海水接近冰点的区域。

冰下的隐秘沟槽

许多南极冰架存在基底通道——延长的槽谷，可宽达数公里、深达数百米，沿着从着岸线通向冰缘延伸数十到数百公里。这些通道重新分配融化：某些区域迅速变薄，而相邻冰体几乎不融或甚至再冻结。在西南极的暖水区，此类通道已知会集中融化并削弱冰架。但类似的构造也存在于通常融化率很低、暖深水难以进入的寒冷东南极冰架之下。直到现在，还不清楚这些沟槽是通过局域化融化来稳定冰架，还是通过雕刻出结构性薄弱点而使其不稳。

芬布利森下的数字化实验室

作者聚焦于东南极的芬布利森冰架，这是一个相对寒冷的系统，其海腔通常充满近冰点的“冬水”。利用高分辨率海洋模型，他们在具有真实、崎岖基底并包含深通道的情形下模拟腔体，并与一个人工抹平了这些通道的基底情形对比。随后他们在两种海洋状态下测试每种几何形态：一种是几乎没有暖深水进入腔体的寒冷状态，另一种是有适度环极深水入侵的温暖状态——该水体温度仍仅比局部冰点略高。这样他们得以分离出小尺度地形与微弱海洋变暖的相互作用。

暖水被沟槽困住

模拟结果显示，当冰底呈通道化时，进入的暖深水并非简单滑过。相反，随着它与冰混合并融化冰体，水体被改造为更淡且更有浮力，同时仍然相对温暖。在深冰区，这种改造后的水体沿通道上涌并在通道冠部被困，建立起局部的翻转环流。沿通道壁加速的流动增强湍流换热，而冰附近较暖的水进一步促进融化。在温暖条件下，通道内的融化速率相比抹平基底情形可增加十多米每年，尽管整个冰架的平均融化仍然不大。

从额外融化到结构风险

研究团队接着将这种集中性的海洋驱动变薄与冰体通过蠕变“修复”通道并填平凹陷的自然倾向进行比较。在没有暖水入侵的寒冷条件下，冰的变形占优：二者共同作用导致通道净闭合。然而一旦暖深水入侵，通道内的额外融化便超过了这种修复，因此通道可以被维持甚至随着时间加深，尤其是在靠近着岸线的较厚冰体下方。这种局部集中的变薄可能削弱冰架的结构主干，降低其支撑力，使上游的冰盖更易出现加速流动。

这对未来海平面的含义

该研究得出结论：小尺度的冰下通道能极大地放大即便是寒冷、弱融化冰架对相对适度海洋变暖的敏感性。这些沟槽并非无害的表面纹理，而是有助于将稀少的暖水引向冰基，增加了对稳定性最重要区域的融化。随着气候变化改变南大洋风场和洋流，已使得更多暖深水进入南极大陆架，这种通道化的翻转循环可能使某些冰架比以往认为的更脆弱，对长期海平面预测具有重要影响。

引用: Zhou, Q., Hattermann, T., Zhao, C. et al. Channelized topography amplifies melt-sensitivity of cold Antarctic ice shelves. Nat Commun 17, 3790 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71828-8

关键词: 南极冰架, 基底通道, 海洋变暖, 海平面上升, 环极深水