海冰微观结构的变化可能影响气候模型

粒状海冰的孔隙度需要是柱状冰的两倍,才能让水流过(按体积计最多可容纳 10% 的盐水)。

来源:Eos杂志

微小的咸水通道对海冰有很大的影响。

海冰通常包括盐水袋或通道,使盐水能够垂直流过冰。当这些通道整齐排列时,它们只需要占冰体积的 5% 左右,水就可以流动。但根据发表在《科学报告》上的一项新研究,在更加无序的颗粒状冰中,只有当盐水通道占据更多空间(大约是冰体积的 10%)时,盐水才开始流动。

“如果我们试图找到有关这些冰芯在气候变化下如何响应的预测模型,则有必要考虑这些结构和微观结构条件。”

这个较高的阈值可能会减缓地表融化池的排水,以及营养物质向冰内微生物群落的运输。

“如果我们试图找到关于这些冰芯在气候变化下如何反应的预测模型,就必须考虑到这些结构和微观结构条件,”德克萨斯大学圣安东尼奥分校的海冰研究员斯蒂芬·阿克利(Stephen Ackley)说,他没有参与这项研究。

无序结构

当海水结冰时,会形成冰晶和盐水的混合物。在平静的条件下,冰慢慢生长成长的、平行的晶体,晶体被有序的盐水通道分开。这种柱状海冰在北极很常见,其特性已广泛应用于海冰模型中。

但在波涛汹涌的波浪中或当冰雪覆盖的表面淹没并重新冻结时,新的冰无法长成这些有序的柱状。相反,它形成小的、随机定向的颗粒,被含有盐水和气体的更复杂的孔隙隔开。这种形式被称为颗粒冰,在南极洲更为常见,但随着气温上升和冰盖变薄,在北极也变得越来越普遍。

“这是我们等待了几十年的续集。”

渗透考虑

—Skyler Ware (@skylerdware),科学作家

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