格陵兰冰原平坦、闪耀、白色的表面，绵延数十万平方英里，看起来平静、不变……甚至有些乏味。 然而，这宁静的表面掩盖了冰原底部之下发生的动荡。 在那里，科学家们发现了一些厚达一公里、长达数十公里的冰层区域，这些区域的融水重新冻结在冰原底部，引发了一个动态过程，导致冰层在漫长的岁月中堆积起来并扭曲成弯曲的褶皱。
重新冻结和折叠会加热周围的冰层，这会影响冰层从冰原内部流向海洋的路径。 其中几个区域与一个冰川显著加速的地方重合。 了解是什么控制着冰原和其中冰川的行为和流动，是改进气候模型的关键部分，这些模型预测全球变暖可能对冰层产生什么影响，以及这可能如何影响 海平面上升。
哥伦比亚大学拉蒙特-多赫蒂地球观测站的气候研究员、描述《自然-地球科学》杂志上这些奇异冰层区域的新研究的负责人罗宾·贝尔说：“这表明我们必须超越仅仅观察表面。”
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窥视冰原内部
已知在东南极冰原底部存在重新冻结的冰层区域，东南极冰原比 格陵兰冰原更厚、更大、更冷，格陵兰冰原本身也大得令人难以置信。 早期在格陵兰上空飞行的雷达测量暗示，类似的东西可能隐藏在那里的表面之下，但数据过于粗糙和稀疏，无法确定。 有些人认为雷达信号是被困在冰层下山脉的回波。 但她在南极洲的经验使贝尔“相当确信”他们显示的是重新冻结融水的“基底单元”。
当美国宇航局的“冰桥行动”——一系列飞越地球极地地区的科学飞行，进行雷达扫描、测量重力并收集其他有价值的数据——能够更详细地并排横断面地窥视冰层表面之下时，她得以证实了自己的怀疑。 贝尔将早期雷达与冰桥行动数据的差异比作先用蜡笔书写，然后用“漂亮的细记号笔”书写。
雷达数据显示，虽然冰原表面在研究飞机上花费的数小时内可能显得“乏味”，但“当你真正观察冰原内部时，就像‘哇’”，她告诉气候中心。
德克萨斯大学的冰川学家乔·麦克格雷戈说：“他们在定位这些特征方面做得非常出色”，他没有参与这项研究。
“扭曲的冰”
基底单元始于融水——融水对冰川和冰原的流动产生关键影响。 融水来自两个来源：当夏季阳光照射在冰原表面时形成融水，形成水池，然后水池可以沿着冰原中称为冰臼的巨大管道倾泻而下，最终蜿蜒到达冰原底部。 它也可能在冰原底部形成，当地球内部产生的热量温暖冰层，或者冰层相对于基岩运动产生的摩擦导致冰层融化时。
一旦到达那里，还有两个过程也会导致融水重新冻结到冰原底部：“一种是它只是慢慢冷却，”贝尔说。 就像你把它拿起来“直接扔进冰箱”一样。
另一种情况稍微复杂一些。 融水的运动受冰川控制，冰川可能导致水在下伏基岩上向上流动。 这导致水变得过冷并立即冻结。
当融水重新冻结时，贝尔和她的同事认为会发生一些听起来有点矛盾的事情：冻结的水会释放热量，这会软化周围的冰层，并导致冰层扭曲，形成贝尔所说的“扭曲的冰”。
冰原通常被描述为千层蛋糕，由冰层组成，这些冰层随着新雪沉积在冰原顶部，向下压在下面的旧层上而经年累月地积累起来。 基底单元使这种整齐的排列变得混乱，弯曲了冰层，并迫使较旧的冰层位于较新的冰层之上。 这些扭曲可以达到冰原厚度的一半。
麦克格雷戈说：“如果真是那样，那真是一个相当难看的蛋糕。”
下一步
贝尔和她的团队认为，这些区域冰原的软化和扭曲会影响冰原在那里的流动。 贝尔和她的团队检查的数据表明，其中几个单元与格陵兰彼得曼冰川加速流动的点对齐。
麦克格雷戈说：“它实际上似乎确实影响了其中一个冰川的流动方式。”
贝尔和麦克格雷戈都表示，这种匹配让团队感到惊讶，但也向他们表明，存在着意想不到的过程控制着冰的流动，而且冰原底部比以前认为的更加多样化。
麦克格雷戈说，现在判断这种重新冻结及其影响如何影响海平面上升的计算还为时过早，但这确实让科学家们更深入地了解了整个冰原系统的运作。
贝尔说，现在，科学家们需要对正在发生的过程进行建模，以弄清楚它究竟是如何运作的，并看看他们是否可以预测“这个过程在何时何地发生”。 至于冻结是由融水控制，还是由上覆冰层的厚度控制，或者可能是由冰河时代的循环控制，目前尚不清楚。 贝尔说：“我正式表示，‘我们还不太清楚’。”
本文经气候中心许可转载。 该文章于2014年6月15日首次发布。