2018-11-06 21:36:01
两分钟内冰河时代持续115000年

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一个国际研究团队使用计算机模型重建阿尔卑斯山的冰川历史,用两分钟的计算机动画对其进行可视化。该模拟旨在更好地理解冰川作用的机制。

大约11.5万年前,地球历史上的最后一个冰川时期开始了。这是一个多事之秋,因为冰川从阿尔卑斯山脉向瑞士高原前进,后退,然后再次前进。在这个过程中,强大的冰流冲刷出山谷,如罗讷河谷,将碎石的大小从细小的沉积物到重达数吨的巨石 - 带着它们穿过景观。这些碎片沉积为冰碛,形成了阿尔卑斯山脉郁郁葱葱的绿色山麓。沉重的巨石,被称为错误,可以在瑞士高原,阿尔卑斯山谷和汝拉山脉中找到。

三百年的冰川历史研究

尽管探险家和科学家近300年来一直在研究阿尔卑斯山的冰川历史,但是之前没有人能够明确地确定哪些气候发展导致了大规模的冰川作用。关于什么样的条件影响了冰川如何膨胀,冰的厚度,冰盖膨胀和退缩的频率,以及冰在不同的阿尔卑斯地区以不同的速率膨胀的原因仍然存在疑问。

为了更好地理解这一切,来自苏黎世联邦理工学院水力学,水文学和冰川学实验室的Julien Seguinot和几位同事在CSCS超级计算机“Piz Daint”上模拟了过去12万年来阿尔卑斯山的冰川发展。他们的研究最近发表在冰冻圈期刊上。

为了模拟冰的积聚和冰川扩散,他们使用了一个特殊的模型(平行冰原模型,或PISM),他们用山地和冰川的初始地形数据,岩石和冰川的物理属性,部分基于观测来自南极和格陵兰岛,来自地球内部的热量流和气候条件。他们将后者基于当前的天气数据以及过去12万年来从沉积物和冰芯中推断出的古气候记录。

比以前想象的冰川运动更多

科学家用三组不同的古气候数据以及两种不同的降水情景进行了模拟。只有一个气候数据集提供的结果与岩石和沉积物中冰川留下的地质证据相符。这次模拟的结果表明,阿尔卑斯冰川比以前想象的更频繁地前进和后退。很长一段时间,冰川学家认为至少有四次冰川作用。然而,自20世纪80年代以来,这个低数字经常受到质疑。新的模拟似乎支持更频繁冰川的理论,表明在过去的12万年中,一些阿尔卑斯冰川可能已经前进并退缩了10多次。

根据该模型,冰川在25000年前最远扩展,并进入阿尔卑斯山脉的山麓,到达伯尔尼,苏黎世和康斯坦茨湖地区,包括瑞士的沙夫豪森,并向东扩散到德国的慕尼黑。在几千年的过程中,冰川时期逐渐变成当前的间冰期 - 这也可以在研究人员的视频中看到。这些冰期和间冰期在冰河时期交替出现。地球目前正处于冰河时代的中期,冰河时代的定义是至少有一个地球的两极被冰覆盖。

冰估计低估了

通过详细分析另一个模拟过去12万年冰川下降至公里的模拟,研究人员得出结论,在冰川峰值期间,冰可能比以前想象的要厚得多:例如,在罗讷河谷上游,它可能已经厚达800米。

研究人员承认,由于冰川和地面之间过程的简化描述以及气候条件导致的不确定性,结果是有限的。然而,对于Seguinot来说,这项研究的主要困难在于解释冰川痕迹的可用数据,例如冰碛,错误和过去300年聚集的冰流方向。 “通过在像Piz Daint这样的超级计算机上使用像PISM这样的冰川模型,我们能够以前所未有的细节重建冰川历史,”Seguinot说。然而,验证这些结果需要在国家和语言边界的数字地图中更多和系统地收集数据。

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