格陵蘭冰原平坦、閃耀、白色的表面，綿延數十萬平方英里，看起來平靜、不變……甚至有些乏味。 然而，這寧靜的表面掩蓋了冰原底部之下發生的動盪。 在那裡，科學家們發現了一些厚達一公里、長達數十公里的冰層區域，這些區域的融水重新凍結在冰原底部，引發了一個動態過程，導致冰層在漫長的歲月中堆積起來並扭曲成彎曲的褶皺。
重新凍結和摺疊會加熱周圍的冰層，這會影響冰層從冰原內部流向海洋的路徑。 其中幾個區域與一個冰川顯著加速的地方重合。 瞭解是什麼控制著冰原和其中冰川的行為和流動，是改進氣候模型的關鍵部分，這些模型預測全球變暖可能對冰層產生什麼影響，以及這可能如何影響 海平面上升。
哥倫比亞大學拉蒙特-多赫蒂地球觀測站的氣候研究員、描述《自然-地球科學》雜誌上這些奇異冰層區域的新研究的負責人羅賓·貝爾說：“這表明我們必須超越僅僅觀察表面。”
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窺視冰原內部
已知在東南極冰原底部存在重新凍結的冰層區域，東南極冰原比 格陵蘭冰原更厚、更大、更冷，格陵蘭冰原本身也大得令人難以置信。 早期在格陵蘭上空飛行的雷達測量暗示，類似的東西可能隱藏在那裡的表面之下，但資料過於粗糙和稀疏，無法確定。 有些人認為雷達訊號是被困在冰層下山脈的回波。 但她在南極洲的經驗使貝爾“相當確信”他們顯示的是重新凍結融水的“基底單元”。
當美國宇航局的“冰橋行動”——一系列飛越地球極地地區的科學飛行，進行雷達掃描、測量重力並收集其他有價值的資料——能夠更詳細地並排橫斷面地窺視冰層表面之下時，她得以證實了自己的懷疑。 貝爾將早期雷達與冰橋行動資料的差異比作先用蠟筆書寫，然後用“漂亮的細記號筆”書寫。
雷達資料顯示，雖然冰原表面在研究飛機上花費的數小時內可能顯得“乏味”，但“當你真正觀察冰原內部時，就像‘哇’”，她告訴氣候中心。
德克薩斯大學的冰川學家喬·麥克格雷戈說：“他們在定位這些特徵方面做得非常出色”，他沒有參與這項研究。
“扭曲的冰”
基底單元始於融水——融水對冰川和冰原的流動產生關鍵影響。 融水來自兩個來源：當夏季陽光照射在冰原表面時形成融水，形成水池，然後水池可以沿著冰原中稱為冰臼的巨大管道傾瀉而下，最終蜿蜒到達冰原底部。 它也可能在冰原底部形成，當地球內部產生的熱量溫暖冰層，或者冰層相對於基岩運動產生的摩擦導致冰層融化時。
一旦到達那裡，還有兩個過程也會導致融水重新凍結到冰原底部：“一種是它只是慢慢冷卻，”貝爾說。 就像你把它拿起來“直接扔進冰箱”一樣。
另一種情況稍微複雜一些。 融水的運動受冰川控制，冰川可能導致水在下伏基岩上向上流動。 這導致水變得過冷並立即凍結。
當融水重新凍結時，貝爾和她的同事認為會發生一些聽起來有點矛盾的事情：凍結的水會釋放熱量，這會軟化周圍的冰層，並導致冰層扭曲，形成貝爾所說的“扭曲的冰”。
冰原通常被描述為千層蛋糕，由冰層組成，這些冰層隨著新雪沉積在冰原頂部，向下壓在下面的舊層上而經年累月地積累起來。 基底單元使這種整齊的排列變得混亂，彎曲了冰層，並迫使較舊的冰層位於較新的冰層之上。 這些扭曲可以達到冰原厚度的一半。
麥克格雷戈說：“如果真是那樣，那真是一個相當難看的蛋糕。”
下一步
貝爾和她的團隊認為，這些區域冰原的軟化和扭曲會影響冰原在那裡的流動。 貝爾和她的團隊檢查的資料表明，其中幾個單元與格陵蘭彼得曼冰川加速流動的點對齊。
麥克格雷戈說：“它實際上似乎確實影響了其中一個冰川的流動方式。”
貝爾和麥克格雷戈都表示，這種匹配讓團隊感到驚訝，但也向他們表明，存在著意想不到的過程控制著冰的流動，而且冰原底部比以前認為的更加多樣化。
麥克格雷戈說，現在判斷這種重新凍結及其影響如何影響海平面上升的計算還為時過早，但這確實讓科學家們更深入地瞭解了整個冰原系統的運作。
貝爾說，現在，科學家們需要對正在發生的過程進行建模，以弄清楚它究竟是如何運作的，並看看他們是否可以預測“這個過程在何時何地發生”。 至於凍結是由融水控制，還是由上覆冰層的厚度控制，或者可能是由冰河時代的迴圈控制，目前尚不清楚。 貝爾說：“我正式表示，‘我們還不太清楚’。”
本文經氣候中心許可轉載。 該文章於2014年6月15日首次釋出。