最近的一项理论说明了冰川下的水可能激增的机制--形成危险的反馈循环。佐治亚理工学院的两位研究人员亚历克斯-罗贝尔（Alex Robel）和史-乔伊斯-辛（Shi Joyce Sim）合作建立了一个冰川下水流运动的新模型。新理论显示，冰川下流入海洋的水量可能是之前估计的两倍。冰川下水量的大幅增加可能会加速冰川融化，导致海平面上升，并引发生态破坏。

之前和之后： 1975 年 2 月 18 日（上图）至 201196世界之最5 年 3 月 2 日（下图）南极洲西部冰川萎缩的卫星图像。资料来源：美国国家航空航天局地球观测站

他们的研究最近发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上。

虽然目前已有一些了解冰川下流动的方法，但这些技术涉及耗时的计算。相比之下，罗贝尔和西姆利用过去二十年对南极洲的卫星测量结果，开发出了一个简单方程，可以预测冰盖下含水层地下水的渗出速度。

地球与大气科学学院助理教授罗贝尔解释说："用数学术语来说，我们有了一个闭式解决方案。以前，人们会运行一个水文机械模型，该模型必须应用于南极洲下的每一个点，然后在很长一段时间内196世界之最向前运行。由于研究人员的新理论是一个数学上简单的方程，而不是一个模型，我们的整个预测可以在笔记本电脑上几分之一秒内完成。"

亚历克斯-罗196世界之最贝尔是佐治亚理工学院地球与大气科学学院的助理教授。资料来源：佐治亚理工学院（Allison Carter）

罗贝尔补充说，虽然有为类似模型开发此类理论的先例，但这一理论的特殊性在于，它是针对冰原下存在的特殊边界条件和其他条件而开发的。"据我们所知，这是第一个在数学上描述冰原下渗出和渗透的简单理论"。

"每当你能用一个非常简单的模型来描述一个过程--然后能够预测可能发生的情况，特别是利用我们今天所拥有的丰富数据，这真是太好了。"地球和大气科学学院的研究科学家西姆补充说："这太不可思议了。"看到这样的结果非常令人惊讶"。

论文的主要论点之一强调了冰川下水的潜在巨大来源--可能是之前认为的两倍--它可能会影响冰川冰流动的速度以及冰川底部冰融化的速度。罗贝尔和西姆希望，这一理论所带来的预测结果能被纳入科学家用来预测未来冰原变化和海平面上升的冰原模型中。

危险的反馈循环

含水层是富含地下水的多孔岩石或沉积物的地下区域。"罗贝尔参考西姆绘制的图表解释说："如果你减轻含水层的重量，比如南极洲大部分地区的含水层，水就会开始从沉积物中流出。这种过程被称为"渗出"（exfiltration），以前曾对其进行过研究，但研究的重点是冰期周期的长时间尺度，即长达数万年的时间。

有关现代冰原的研究较少，尤其是有关在当今南极冰原变薄的部分下发生渗出的速度有多快的研究。不过，利用最近的卫星数据和他们的新理论，研究小组已经能够预测现代冰盖下的渗出可能是什么样子。

罗贝尔解释说："可能的预测范围很广。但在这一预测范围内，地下水确实有可能以一定的速度流出含水层，使其成为冰盖下大部分或接近大部分的水"。

Shi Joyce Sim 是佐治亚理工学院地球与大气科学学院的研究科学家。图片来源：佐治亚理工学院（Shi Joyce Sim）

如果这些参数是正确的，那就意味着进入冰川下界面的水量是之前估计的两倍。

冰原就像一张毯子，盖在温暖的地球上，把热量吸附在底部，远离南极洲寒冷的大气层--这意味着南极冰原最温暖的地方是在冰原的底部，而不是表面。当冰层变薄时，较温暖的地下水更容易渗出，这种热梯度会加速冰层的融化。

罗贝尔解释说："当大气变暖时，这一信号需要数万年的时间才能通过南极冰盖这样厚度的冰层扩散。但是，这种外渗过程是对冰层已经在不断变薄的一种反应，而且是现在JAeGu的一种即时反应"。

除了海平面上升，这种额外的渗出和融化还有其他影响。世界上一些海洋生产力最丰富的地方都位于南极洲沿岸，能够更好地预测渗出和融化可以帮助海洋生物学家更好地了解海洋生产力的发生地，以及未来可能发生的变化。

罗贝尔还希望这项工作能开启与地下水水文学家更多合作的大门，他们或许能将自己的专业知识应用于冰盖动力学，而西姆则强调了更多实地考察的必要性。

"让实验人员和观测人员有兴趣帮助我们更好地确定这些含水沉积物的一些特性--这将非常有帮助，"Sim 说。"这是我们目前最大的未知数，它严重影响着研究结果。

她补充说："从系统深处汲取热量的潜力非常有196世界之最趣。"有相当多的水可以汲取更多的热量，我认为那里的热量预算可能会很有趣。"