新地图显示南极冰对自水力压裂的脆弱性

2016年，一项研究发现，在南极冰盖的一个模型中增加几个新的过程，使它们更容易融化，大大增加了全球海平面上升-无论是本世纪还是未来几个世纪。可以肯定的是，这是一个令人震惊的结果，但也有点猜测。研究人员没有办法评估新过程建模的真实性，所以他们认为他们的论文提出了一个值得关注的问题，而不是提供了答案。

新的过程是一定高度以上的冰崖坍塌(这是理论上的限制，但我们没有看到发生过的事情)和水力压裂。后者是当裂缝充满水时，冰中的表面裂缝干净地延伸到冰盖的底部。水力压裂是一种已知的商品-它可能是2002年南极洲拉森B冰架突然坍塌的主导过程。相反，这里的问题是，南极洲的其他地区对这一过程的脆弱性有多大？

哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球天文台(Lamont-Doherty Earth Observatory)的赖清耀(音译)领导的一项新研究试图通过绘制裂缝图和计算哪里可以进行水力压裂来回答这个问题。

这项工作的重点是冰架，这是存在于冰川滑入海中的漂浮的冰舌。在许多地方，冰架依附在海湾两侧的陆地上，提供了一些锚定，减缓了冰架的前进速度。这也减缓了陆地上其他冰川的流动--这是一种被称为“支撑”的关键功能。如果支撑冰架破裂，冰川或多或少就没有软木塞，它流入大海的速度会加快。

因此，为了评估水力压裂与未来南极冰层流失的相关性，研究人员寻找了三个因素的组合：裂缝的存在，使裂缝容易发生水力压裂的条件，以及冰架的支撑区。

首先，他们想要绘制骨折图。他们没有花费数千个小时来手工寻找和标记它们，而是转向了一种机器学习技术。在一个有手工标记的骨折的小区域训练了算法后，他们在南极洲各地的卫星图像上松散了它，识别了近3.2万个骨折。

为了弄清裂缝是否容易受到水力压裂的影响，他们求助于冰流和温度的测量和模型。只有当垂直于裂缝的冰层有足够的张力时，水力压裂才能起作用。否则，用水填充裂缝并不足以迫使裂缝变得更宽更深，一直延伸到底部。它只会装满水然后坐在那里。

结果表明，绝大多数裂缝处于稳定的条件下，地表融水泛滥不会导致水力压裂。然而，这仍然会留下相当数量的不稳定骨折。

最后，将脆弱裂缝地图与支撑其背后陆地冰的冰架地图进行比较。而这里的统计数据并不令人欣慰。研究人员估计，南极洲周围支撑冰架面积的大约60%应该容易受到水力破裂的影响。他们的断裂图显示所有这些地区都有一些。

当然，水力压裂的配方需要冰面上的“水力”部分融化水。这在今天是相当罕见的。通过使用最近一张南极东部冰盖表面融化池塘的地图，研究人员发现，那里只有0.6%的冰架区域既脆弱，又目前存在融水。冰盖到达较低(温暖)纬度。在少数几个有大量融水的显著区域，裂缝应该是稳定的。

问题是，到本世纪末，预计的气温变暖可能会导致更多的冰面融水。考虑到水压破裂的明显脆弱性，这可能意味着更多像拉森B冰架这样坍塌的冰架在这些脆弱的地点后面也有更多的陆地冰，海平面上升的利害关系更大。

到目前为止，南极冰最大的问题是温暖的海水从下面侵蚀着冰架。这项研究强调了一种大气攻击方法，为了更好地预测南极洲对气候变化的反应，必须对其进行非常详细的研究。