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国家公园 100 年来的监测显示岩石冰川速度总体下降

介绍
岩石冰川 (RG) 被描述为由冰和冷冻碎片混合物形成的叶状或舌状地貌,这些碎片通过重力驱动的蠕变而形成1。众所周知,它们对气候变化反应敏感,但由于解冻的活性层2提供了隔热作用,与冰川相比,夏季的融化会减弱。

2022 年 10 月,恩嘎丁(瑞士东南阿尔卑斯山)RG 被联合国教科文组织列为“首批 100 个国际地质科学联盟 (IUGS) 地质遗产地” 3之一。这一认可是基于这些 RG 的高度相关性,这些 RG 可以作为阿尔卑斯山永久冻土研究的参考,并且在 100 多年的时间内测量的位移率是全球最古老的。1914 年瑞士国家公园 (SNP) 创建后不久,Emile 和 André Chaix 首次对 RG 的速度进行了现场测量4。在 1918 年及随后几年的实地考察中,他们评估了 SNP 中的四个 RG,这正是我们在本研究中分析的。即使当时 Chaix 没有将它们与阿拉斯加的 Capps 5首次描述为 RG 的形式联系起来,但在后来的几十年里,人们知道它们实际上是等价的6,从而使这些 RG 成为第一个被描述的 RG。欧洲阿尔卑斯山。4分析的四个 RG是 Val Sassa 和 Val da l'Acqua,在那里进行了最广泛的测量和分析,以及 Valletta 和 Tantermozza,他们只是访问并简要描述了这些地方。二十年后,André Chaix 再次对 Val Sassa 和 Val da l'Acqua 的相同巨石进行了新的测量7。然而,在这些开创性的测量之后,几十年来,一直没有记录到新的速度数据,直到最近的 Val Sassa 和 Val da l'Acqua 的年度差分全球导航卫星系统 (DGNSS) 测量由 GIS 小组发起。 2006年苏格兰民族党。

迄今为止,对 RG 进行的最长的运动学分析可以追溯到 1922 年8。在他们的综合研究中,Fleischer 等人。将 1922 年的立体摄影测量图与 1938 年的流速剖面和后来几十年的摄影测量数据相结合,重建了内奥尔格鲁本岩石冰川(奥地利)的地貌演化。其他长期分析,可追溯到 20 世纪 40 年代末或 1950 年代中期(例如9、10、11、12、13、14、15.) 通常基于历史、垂直获取的航空图像的摄影测量测量,这些测量可以补充或不补充最近的 GNSS 表面测量与无人机 (UAV) 图像16、17、干涉测量18、19和地球物理20、21 的结合分析,或来自永久冻土温度钻孔的数据22、23、24。从这些区域到地方的分析中,出现了一些共识,即近几十年来,随着全球年平均气温的上升,阿尔卑斯山岩石冰川的运动也在加速14,25、26、27。​​​​

理论上,RG的加速可以归因于内部塑性变形或基底剪切22、28。内部塑性变形可以通过永久冻土温度的升高而增强,导致富含冰层27、29、30的粘度变化和机械强度的降低。同时,大部分剪切变形发生在剪切层内,通常发现于深度约15至30 m 28,现场观测和建模研究表明,降雨、融雪或地面冰融化的供水作用。主要角色22 , 31 , 32。RG运动实际上是两种现象的叠加,其中每种现象所发挥的相对作用将取决于RG的具体特征,包括其几何形状、结构和材料流变学。因此,对于其表面雨水或融雪贡献有限的RG,主要的水输入可能与上游集水区水的贡献更相关33。在这种情况下,当 RG 在空间上与相邻冰川快速融化的存在相关时(正如目前在阿尔卑斯山34中发生的那样),这可能会对干旱时期当前和未来的 RG 动态产生重大影响。此外,冰川的推进会给 RG 的根部区域带来额外的负荷35。这种机械推动可能会取代下游预先存在的冰冻沉积物,并改变现有碎片堆积的排列,从而影响岩石冰川的整体动态。

自从对这些地貌进行研究以来,冰川和 RG 之间的相互作用(就 RG 冰的起源而言)一直是争论的主题。事实上,Chaix 在 1923 年的工作中就将 SNP 中观察到的 RG 描述为可能源自上游冰川消退的前冰碛退化的地貌。如今,基于两种最初相互对立的理论,关于 RG 的起源和形成仍然存在争论。一方面,存在永久冻土模型6、36,其中内部冰主要具有永久冻土来源。另一方面,冰芯理论表明主要是冰川起源37 , 38 , 39。这是两个简化的理论最终成员,但其他研究40、41提出,在冰川-冰缘共存的地区,两种模型之间的协同作用是可能的24、42、43、44。在这方面,一些工作已经显示了连接冰川和 RG 的残余冰川冰和永久冻土过渡带的地球物理证据45。然而,之前的 RG 测年研究通常记录的年龄在 10,000 到 3000 岁之间46 , 47,这证明了小冰河时代(LIA)之后的较早形成的RG。此外,在其他研究中,显示这些地貌转变之间存在巨大的复杂性,使用多种测年方法与详细的形态分析相结合,揭示了 LIA 期间冰川压倒性的先例 RG 48,或者 RG 的出现是古代冰川退缩的结果49。

就 SNP 中的四个 RG 而言,它们中的每一个都显示出与冰川在空间上相关的证据,这些冰川已绘制在小冰河时代 (LIA) 末期的瑞士第一张官方地形图上 - 1850 年杜福尔地图50 . 然而,尽管在坦特莫扎和瓦莱塔仍然可以看到裸露的冰川冰,但这些冰川在 1973 年瑞士冰川清单(SGI)中不再作为冰川出现51 。与此同时,对于Val Sassa 和Val da l'Acqua,人们可以假设它们目前是灭绝的冰川,因为根据Swisstopo 52的卫星和历史航空图像,几十年来几乎没有可见的冰。然而,2022年夏季异常炎热53触发了碎片中的开口,暴露了两个盆地的冰川冰(图 1),并证实了这两个山谷中目前存在被碎片覆盖的冰川。

最近在这两个山谷中仍然可见的冰川冰的出现激发了我们目前的工作,其中我们有两个主要目标:(i) 首次填补最近 RG 表面速度测量之间的现有差距还有一百多年前由埃米尔·柴克斯 (Emile Chaix) 和安德烈·柴克斯 (André Chaix) 制作的那些;(ii) 使用这个独特的数据系列来研究邻近地区剩余冰川的历史演变,我们将在下文中将其称为邻近冰川 (AG),以调查这些冰川与 RG 之间可能的相互关系。为了这两个目的,我们使用摄影测量技术以及最新的无人机图像和 1946 年以来不同时期的数百张历史航空图像,这些图像完全覆盖了此处分析的四个 RG 的流域。这些与 Chaix 在 1918 年描述的 RG 相同:Tantermozza、 2)。使用摄影测量,我们能够重建每个时期和所分析的四个 RG 的高分辨率正射影像和数字表面模型 (DSM)。基于这些输出,我们随后实现了 RG 水平表面速度的手动测量,产生了 100 多年的连续表面速度,从而根据观测测量建立了最长的 RG 运动学时间序列。此外,我们还评估了 RG 和过去最有可能被 AG 覆盖的表面的体积和几何形状变化。AG 的延伸是根据历史图像的裸冰观测和地貌观测以及对连续 DSM 之间观察到的极端负海拔变化的分析来推断的。这些分析有助于检测 RG 中速度和冰退化的常见减速趋势,以及重要的 AG 退化。因此,AG 的逐渐后退和过度加深被认为通过在地貌中形成动态不连续性,减少了它们对 RG 的“推力”,这种不连续性在 20 世纪末不再能够维持 RG 的高位移率。后LIA。

结果
自 1918 年(Val Sassa 和 Val da l'Acqua)和 1946 年(Tantermozza 和 Valletta)以来,这四个 RG 显示出平均和最大表面速度的减速趋势(图 3  – 4 ;补充数据 1)标准差1)。尽管在 20 世纪 50 年代,Val Sassa 和 Tantermozza 的位移速度有所加快,但在 1960 年代,Val da l'Acqua 却出现了位移率的增加。速度暂时增加之后,从 1960 年代和 1970 年代开始,移动速度持续放缓,在 1985/88 年至 1991 年间,所有地点的移动速度均达到最低值。在 1990 年代略有加速之后,自 1990 年代以来,观察到了稳定的减速。进入 21 世纪,流离失所率达到近年来的最低纪录。这种总体减速与 Val Sassa 和瓦莱塔的重要体积损失同时发生(图 5、6、表 1 ;补充数据 1)标准差1)。尽管在坦特莫扎 (Tantermozza) 和 Val da l'Acqua 也观察到局部高程变化,但尽管上游存在体积损失,但 RG 前部存在加积而没有高程损失,导致今天的总体积与那些地区相当1956 年的时候。相比之下,我们观察到自 1956 年以来所有 AG 都出现了有意义的连续体积损失。这些 AG 显示出面积的减少以及冰川锋面的退缩,这些位置与 1850 年 LIA 结束时所占据的位置类似,如下所示:在 1900 年的 Dufour 和 Sigfried 地图50、54中可以看到(图 7和 SD3),据说它们仍然与 RG 的活动区域直接接触。


在下文中,我们描述了每个 RG 在表面速度(图 3、4 )、体积变化(图 5、6、表 1)以及历史 AG 扩展( 图7 )以及ST1 和 SD1-4)。

坦特莫扎
Tantermozza 在三个不同区域表现出异质运动学( 图3、4):下游叶瓣的前部和中部区域,具有发达的横向脊(T1);该叶瓣的上部区域在流动方向 (T2) 上具有纵向脊;最北端的两个上叶 (T3) 具有更混乱的表面几何形状,可能是由于 LIA 期间 AG 覆盖 RG 的这一部分造成的。与此同时,我们还没有观察到最南叶的水平位移。1956年至2015年间,这三个区域呈现出高程损失,T1前部由凸形过渡到平坦,T2和T3中心部分过度加深和体积损失。同时,AG 的总体积损失为 2.15 (±0.082) 万立方米1956 年至 2015 年间,相当于总损失 16.99 m 水当量 (m we) 或吨/m 2。

在 LIA 末端,冰川锋的位置占据了与活动 RG 上部直接接触的位置,部分覆盖了 T3。1935 年至 1956 年,即使发生了一些冰川退缩,大量冰体仍然存在于靠近上叶的类似位置(T3)。在 Chaix 于 1919 年获取的图像 (SD4) 以及 1935 年的地面图像中,我们观察到坦特莫扎的所有活动叶都有明显的凸横向形状。1946年至1956年间,最大速度出现在T1的最前端,等于2.5 m a −1,其次是2 m a −1和1 m a −1左右分别在T3和T2。1956 年至 1962 年期间是所有四个流域唯一一次在 AG 中观察到一定数量增长的时期。在所有活跃的 RG 区域中也观察到了正体积变化,这与岩石冰川前缘和主叶的显着推进有关,而岩石冰川体的平均海拔没有同时上升或下降。在此期间,T3 保持了前一时期的速度,而 T2 中发现了重要的加速度,为 2 m a -1。纵向山脊当时在 T2 形成,至今仍然存在。与此同时,T1达到了所有RG中最高的历史速度,为3.1 m a −1。1962 年至 1973 年间,可以观察到普遍的减速和体积损失;最值得注意的是T3航站楼的上部区域。这种沉降转化为上叶额叶区域纵向和横向剖面几何形状的明显可观察变化,从凸形(局部隆起)到平坦和凹形(损耗)形状,同时速度从 2– 0.5m a -1。这些低值一直持续到今天。从1973年到1991年,在主额叶中观察到连续减速,其中T1的速度从2.5–1.3 m a -1下降,从1.7–0.7 m a -1下降。在T2。这种减速主要集中在靠近 RG 锋面的区域,自 1962 年以来,该区域已经发生了严重的体积损失。该区域在 Chaix 于 1919 年拍摄的照片中已经呈现出横向脊,如今用肉眼很容易识别,但也可以通过沿纵向轮廓曲率的强烈变化。1988年至1991年间,最大的体积损失发生在T1和T2;它们与运动速度的显着减速同时发生。从 1991 年开始,AG 发生强烈消融:而 T3 处的速度保持恒定,为 0.6 ma -1,导致体积几乎不变,T1 和 T2 在速度和体积上都表现出变化。在 1990 年代,这两个区域都经历了加速和体积增加,自 1997 年以来两个区域的最大速度相同。在过去的二十年中,T1 和 T2 表现出类似的减速,位移率稳定在约 0.8 ma -1,没有相当大的体积改变。

瓦莱塔
瓦莱塔在纵向上呈现出相当均匀的动态,其东半部的速度较高。该部分作为一个整体表现出连续且均匀的流动,反映在连续纵向脊和沟槽的特征形态测量中,而横向脊几乎完全缺失。RG 的总负体积损失为 0.58 (+ − 0.081) 百万米3,这是 1956 年至 2015 年间海拔和平坦度的普遍损失,而其 AG 的损失为 1.92 (+ − 0.078) 百万米3 (11.01 mwe) )。

1850年,AG末端冰碛的位置非常接近地界定了目前RG活动区域的上限。到1935年,根据地面图像,最西端冰锋已后退约300 m,东部地区已后退约150 m。这种差异化的后退在接下来的二十年里一直保持着,最东边的部分又后退了200 m,直到1956年,而东半部仍然保持着类似的位置,但冰体与主冰体越来越孤立。1946 年至 1956 年间,瓦莱塔呈现出历史最高速度,最大值为 2.5 m a −1,就像同时在坦特莫扎一样。然而,在 1956 年至 1962 年间,瓦莱塔表现出与其邻居完全相反的行为,最大速度下降至 ≤1.2 m a -1,并且东部地区的体积损失也很大。反过来,与 Tantermozza AG 发生的情况相反,瓦莱塔 AG自该时期以来以几乎恒定的速度(约 30,000 m 3  a -1 )损失了体积。RG 的速度和体积在接下来的二十年中保持恒定,随后在 1979 年至 1985 年间速度加速。从那时起,它呈现出与 Tantermozza 非常相似的表面速度变化。1985 年至 1991 年间,速度明显下降,达到历史最低值(≤1 m a –1),随后在 1991 年至 2000 年期间出现新的加速(~2.2 m a −1),并从 2000 年至 2019 年速度再次下降至 1.2 m a –1。速度的下降伴随着整个 RG 的总体体积损失,表面在纵向和横向上稍微变平。尽管变平了,但 RG 的整体形状仍然比其他 RG 更凸。在邻近区域,恒定的高程损失集中在 AG 周围,越来越多地表现出下面基岩的明显凹形形状。

瓦尔萨萨
Val Sassa 在四台 RG 中遭受了最大的速度下降和突然的体积损失。整个 RG 的变化并不同样强烈,三个区域可以通过特定行为来识别:主叶前部 (S1) 的特征是横向脊和皱纹,与中间区域 (S2) 分开,中间区域具有变薄和变薄的表面迹象。沉降;该区域之后是上部区域 (S3) 的波瓣。自 1956 年以来,Val Sassa RG 的总体积损失为 0.60 (+ −0.023) 百万立方米,主要集中在 S2 和 S3 周围,而 AG 的总体积损失为 3.69 (+ −0.166) 百万立方米( 11.83 mwe) )。

在 1850 年杜福尔地图上,AG 战线的位置距 Val Sassa RG 的根部区域仅 100 m。在间断区,可以在 1935 年的倾斜图像中识别出堆叠的线性山脊,我们将其解释为推式冰碛;这些山脊界定了 RG 的上限。在 1918-19 年的第一次测量中,Val Sassa 在 S1 中显示了最大的历史速度,为 2 m a -1 。1919 年至 1921 年间,速度略有下降(1.4 m a −1)。Chaix 于 1918 年获取的地面图像以及 1935 年的倾斜图像显示了 S1 和 S3 中的横向凸形状,但也显示了 S2 中的第一个耗尽迹象。直到 1942 年,S1 和 S3 的速度基本保持不变。在 1946 年至 1956 年间,我们观察到减速,与上部区域(S3 中的1.1 m a −1)相比,下部区域(S1 和 S2 中为0.7 m a −1 )减速更为明显。 。1956年至1962年间, S1和S3的移动速率再次增加至≤1.6 m a -1 ,S2的移动速率再次增加至1 m a -1。该加速度与 AG 的最大体积损失(260,000 m 3  a -1)以及四个 RG 的活动区域中的最大体积损失(75,000 m 3  a -1)同时发生。S3 中为-1。这些损失还导致以前凸出的地貌明显变平。同一时期,S1 和 S2 区发生了一些加剧。此时,AG 的面积与 1850 年相比明显减少,但在仍与 RG 上部接触的位置仍然存在一个重要的孤立冰体。从纵向轮廓来看,AG的上部在1956年就已经呈现出大致的凹形,在体积损失巨大之后,这种情况甚至更加严重。从 1962 年到 1973 年,Val Sassa RG 的 S1 和 S3 速度下降至 0.7 m a -1(即之前值的三分之一),S2 的下降幅度更大,运动下降至 0.2 m a -1(或先前值的五分之一)。从 1962 年到 1991 年,AG 的体积损失并没有以相同的速度持续,并且 RG 的体积可以观察到一些平衡。值得注意的是,这段损失减少的时期与先前暴露的冰上碎片的沉积是同时发生的。碎片覆盖在 AG 的东半部更为明显,并持续增加,从而到 2000 年完全覆盖了冰川冰。

1973年之后,S1和S3的速度下降至0.3 m a -1 ,而S2几乎没有显示出任何高于0.1 m a -1 的运动。与其他 RG 一样,在 20 世纪 90 年代,速度普遍保持在较低水平,只有一些加速。进入21世纪以来,DGNSS和摄影测量显示出减速趋势,S1和S2的当前速度低于5 cm a -1,S3的当前速度低于7 cm a -1 。这种减速与 AG (60,000 m 3  a -1 ) 的体积明显损失以及所有 RG 区域的大量体积损失同时发生,即使在 S1 的前部,也产生相对于边缘而言耗尽的中心区域。

阿夸谷
Val da l'Acqua 呈现出四个 RG 中最恒定的水平速度,但也遭受了表面速度的负趋势和重要的体积损失时期。岩石冰川的活动区域可分为具有不同动态行为的两半。下半部分 - 靠近前面 (A1) 和上半部分 (A2)。与 1956 年相比,RG 现在具有退化的上部 (A2),损失总量为 0.22 (+ − 0.064) 万米3 ,并且恶化锋面的体积增加为 0.13 (+ − 0.027) 万米3。AG 的总水量损失达 4.15 (+−0.307) 万 m 3 (15.80 m we),是四个流域中水量损失最大的。

与 Val Sassa 一样,AG 端冰碛的位置在 1850 年距 Val da l'Acqua RG 活动部分仅略高于 100 m。在 1918 年和 1935 年的历史照片中无法辨别冰川锋面,但根据我们1956年AG的推断面积,冰川冰已经消退了约1000年。距离 LIA 末端 250 m,留下孤立的冰块。从 1918 年到 1962 年,A1 和 A2 的水平速度保持相当稳定,值范围在 1.5 到 2 m a −1之间,并且在 1919 年到 1921 年期间仅略有放缓(再次与 Val Sassa 相同)。1962 年至 1973 年间,在 A1 和 A2 的局部区域可以观察到最大速度的显着增加(高达 3 m a −1)以及 AG 的重要撤退和数量损失。然而,这些运动的局部变化对总体平均 RG 速度的影响很小。1962 年至 1973 年间,可以观察到大量暴露的冰层被隐藏起来,主要是残骸,覆盖了最东部地区。与萨萨山谷相比,这里的覆盖范围较小,但在 RG 的西半部仍然有大面积的冰暴露在外。在接下来的几十年里,体积损失主要发生在这个西部地区。1988-1991 年间冰川消融十分显着,A1 区冰川明显减速和体积损失,A2 区更是如此(60,000 m 3  a -1)其中损失伴随着更明显的速度减慢。与其他三个 RG 一样,在 1991 年至 2000 年期间,两个区域都可以看出加速度,但最大速度逐渐从较低区域迁移到较高区域,导致 A2 中出现最高平均速度。DGNSS测量显示,自2000年以来,A1运动呈明显下降趋势,目前速度已降至0.5 m a -1以下,纵向和横向剖面均出现上部局部下沉现象。与此同时,A2 中的速度保持在 1.4 m a −1左右的较高值,在此期间产生了相当大的损耗。在 AG 上,体积损失率低于前几十年,因为碎片已经完全隐藏了冰。尽管如此,2000年至2015年间,冰川面积减少了近一半,近年来,纵向轮廓越来越接近底层雕刻基岩的凹形和更不规则的形状。

讨论
过去 100 年,SNP 的四个 RG 以不同的速率发生的总体减速和总体积损失显示出与 RG 从二次蠕变缓慢过渡到降解状态一致的行为28。这涉及从稳定的蠕变速率的转变,通过由于同时的永久冻土退化而导致速度降低但仍然相对较高的状态,到先前几十年的永久冻土融化导致驱动应力降低和RG堆积密度增加的退化状态。这种退化在纵向和横向剖面的总曲率中都很明显,表明所有 RG 都有冰消耗的迹象。这种冰耗在 Val Sassa 和 Tantermozza 更为明显,随后的蠕变减速尤其显着。同时,Val da l'Acqua 和 Valletta RG 的前端仍然存在加积凸形状,但有持续变平的趋势。观察到的减速主要集中在主舌的下额叶区域,15 . 这种锋面减速在 Val Sassa 和 Val da l'Acqua 的海拔范围为 2100 至 2300 m asl 之间更为明显。与阿尔卑斯山广泛清单中报告的活跃 RG 下限相比,这样的海拔范围非常低26 , 55 , 56 , 57与该地区目前不连续多年冻土的下限大致一致58。最近,RG前部的减速比上部更为显着,可能与过去几十年的上坡永久冻土逐渐退化有关,导致富含冰层的局部损失,特别是在较低海拔地区。正如 SD10 中所观察到的,自 20 世纪 80 年代中期以来,我们研究区域的年平均气温 (AMAT) 不断上升,导致积雪出现明显的负异常。这种现象促使积雪隔热层的减少59,这可能会增加年平均地面温度(AMGT)60。当与 -0.65 °C/100 m 的海拔温度梯度结合时61,这种情况为观察到的速度上坡变化提供了合理的解释,近几十年来 AMGT 逐渐上升到零以上。这种效应可能与 RG 前端与上部生根区的逐渐动态断开相结合。值得注意的是,这种趋势在 Val Sassa 尤为明显,S2 中细长的几乎不动的过渡区已经持续了数十年。这些 RG 的趋势和长期演变可以作为 RG 减少浪费的主要例子。

历史数据的不确定性
尽管本文提供的记录具有独特的性质,但我们很清楚与具有不同分辨率的不同类型的数据源相关的解释所固有的一些不确定性。需要进一步假设的不确定性可能与 Chaix 在 1918 年至 1942 年间的直接测量有关。尽管他们的工作阐明了详细的测量方法,但省略了有关相关不确定性或所使用仪器的具体信息。尽管如此,正如 SM9 中详述的,假设那个时代地形仪器的典型精度水平可以粗略估计大约 20 厘米的最大误差。鉴于位移测量范围为 0.8–2 m a −1 ,这被认为是可以接受的在那个时期。同时,后期扫描图像和无人机摄影测量产生的位移和体积差异相关的不确定性主要取决于图像配准的质量,而图像配准的质量又取决于图像分辨率。计算出的不确定性(如 SD8 中水平位移和垂直变化所示)表现出跨年份和地点的重要变异性。尽管如此,这些不确定性将检测限 (LoD) 设置在 5–25 cm a −1之间对于水平位移,AG 和 RG 的垂直变化通常低于 20 厘米/年。鉴于观察到的总体实质性变化,我们认为这些值是可以接受的。此外,还存在与地下数据不可用相关的重要限制。对于体积变化以及后者可能对 RG 行为产生的影响尤其如此。虽然在 AG 区域,体积减少主要是由于冰融化,但在 RG 区域,情况肯定更加复杂。由于 RG 由冰、沉积物和空气的混合物组成,如果沉积物过饱和,我们将看到体积变化信号,直到达到碎片孔隙度,此时体积减少将不再明显62。因此,在永久冻土退化的条件下,RG 中的冰含量越高,预期的体积损失就越大。相比之下,在粗沉积物含量较高的 RG 中,这种变化几乎可以忽略不计。此外,对于活跃的 RG,这种影响必须与横向延伸/压缩引起的高程变化相结合,这会给 RG 中冰融化量的计算带来相当大的不确定性11。尽管存在这些不确定性,并且在这项工作中没有任何借口将体积损失纯粹与 RG 中的冰损失联系起来,我们相信在四个 RG 的纵向和横向剖面中观察到的历史海拔变化具有足够的幅度而且分布范围足够广,可以明显看出它们与永久冻土退化有关。

潜在的位移机制
过去几十年来,在阿尔卑斯山的许多 RG 中观察到的总体加速趋势,在某些情况下引发了不稳定,与大气温度升高和永久冻土变暖导致热致加速蠕变有关14、26。虽然在 1950-1960 年代和 1990 年代我们的站点观察到了某些加速,但在 20 世纪出现了减速的总体趋势,这与气温的普遍上升相一致63 , 64,这可能表明在这些情况下,RG 运动学的变化将受到优于热致塑性变形的其他因素的控制。在长达一个世纪的时间序列中观察到的历史表面运动学应该用其他要素来解释,无论是地形还是水文24 , 28 , 30 , 32。在我们的案例中,表明与 AG 的空间相互作用可能对这两个因素都有影响。

一方面,我们看到记录的最高速度与 LIA 后时期一致,在此期间 AG 末端几乎界定了 RG 活动区的上部接触。直到 LIA 结束时,AG 的应力传播会更大地向冰期前陆传播,从而促进 RG 运动35 , 65。然而,在接下来的几十年里,随着冰川后退,应力的减小导致对 RG 的机械影响减少。

另一方面,只要 RG 没有遭受明显的冰耗竭,岩石 RG 速度的变化似乎就会受到 AG 水文贡献的影响。我们观察到,在 AG 中体积损失率异常高但 RG 中没有同时出现大量冰消耗的时期,观察到了加速。例子包括 1956 年至 1973 年间在 Val Sassa 和 Val da l'Acqua RG 记录的加速度以及 1990 年代在 Valetta、Val Sassa 和 Tantermozza RG 记录的加速度。相反,在 RG 体积没有明显损失但 AG 的水文贡献与前一时期相比有所减少的时期,RG 发生了显着的减速。实例包括 1962 年至 1988 年期间在 Val Sassa 的观察,1973-1988 年和 2000-2022 年期间在 Val da l'Acqua,以及 1973 年至 1988 年和 2000 年至 2019 年期间在坦特莫扎。同时,在 RG 中冰量严重消耗的时期,即使存在来自邻近冰川的大量供水。1962 年至 1973 年间在坦特莫扎观察到了这种现象,到 20 世纪 80 年代末在所有 RG 中都观察到了这种现象。1985 年至 1991 年间,AG 和所有 RG 的冰流失速度异常快,恰逢 20 世纪 80 年代末以来阿尔卑斯山冬季突然变暖和降雪天数减少。1962 年至 1973 年间在坦特莫扎观察到了这种现象,到 20 世纪 80 年代末在所有 RG 中都观察到了这种现象。1985 年至 1991 年间,AG 和所有 RG 的冰流失速度异常快,恰逢 20 世纪 80 年代末以来阿尔卑斯山冬季突然变暖和降雪天数减少。1962 年至 1973 年间在坦特莫扎观察到了这种现象,到 20 世纪 80 年代末在所有 RG 中都观察到了这种现象。1985 年至 1991 年间,AG 和所有 RG 的冰流失速度异常快,恰逢 20 世纪 80 年代末以来阿尔卑斯山冬季突然变暖和降雪天数减少。66并与我们地区的气候条件一致 (SD10)。这表明这些 RG 对外部气候强迫具有显着的短响应和高敏感性,但没有由塑性变形引起的相关直接热诱导蠕变。尽管如此,在这个变暖时期的永久冻土退化可能具有延迟效应,促进了 1990 年代观察到的总体蠕变加速,这与西阿尔卑斯山14 个RG 在同一时间范围内观察到的总体加速一致。

直接观察和流变模型研究表明,液态水侵入RG体的增加可以对其流变学产生短期影响,导致热平流和增加孔隙水压力67。同时,RG 内冰水比例的长期变化可能会对长期水平深度流变化产生影响27 , 44。在这些情况下,我们对 AG 延伸和纵向剖面的观察显示冰川在过去几十年中处于持续消耗状态,并且冰川口距离 RG 活动区域越来越远,这将表明在不久的将来完全没有新的重要 RG 加速的场景。正如在萨萨谷和阿夸谷所观察到的那样,这些情况可能会持续几年,而碎片覆盖会抑制几乎耗尽的冰川的融化速度。然而,由于向非冰川条件的过渡而导致冰冻圈的减少可能会导致降水量增加,而降水量不会转化为冰川中的冰。最后,这可能会导致贡献区域的降水直接供应到岩石冰川(RG)的水量增加,在固体或液体降水较多的时期可能会加剧基底剪切。在过去的几十年中,观察到的气温升高和干燥条件的积极趋势可能会减轻这种影响(SD10)。因此,来自AG的较慢但连续的水流将保持缓慢的二次蠕变,随着永久冻土的缓慢退化,二次蠕变将继续逐渐减慢。

冰川和岩石冰川之间的空间相互关系
关于我们对 AG 和 RG 之间历史空间相互关系的观察,除了在 1850 年 LIA 结束时观察到的四个 RG 之间的接近程度之外,我们无法对这四个 RG 的根冰起源得出可靠的结论。即便如此,观察到的迹象Tantermozza RG 上叶表面的冰川覆盖,以及 Val Sassa RG 顶部上方的小推动冰碛,可能对应于 LIA 末端冰川前进的最大极限。我们推断这些情况类似于 Vadret Muragl 冰川和 Muragl 48 RG 之间的相互作用位于我们研究区域西北仅 5 公里处,RG 是压倒性冰川的先例。但更重要的是,这四个 RG 的形态和主叶已经呈现出与 1918 年现在相似的广泛发育和位置。正如 Muragl 的 RG 中所发生的那样,因此现在的 RG 额叶形成的可能性很小LIA 结束后,这表明在 1850 年至 1918 年间,瓦莱塔和坦特莫扎的退缩距离为 700-800 m,Val Sassa 和 Val da l'Acqua 的退缩距离为 1000-1200 m。不能排除更古老的冰川退缩参与了形成 RG 的碎片材料的起源,正如冰岛 Héðinsdalsjökull RG 所证明的那样49。虽然在这些以前的接触区域进行地球物理调查或钻孔调查肯定有助于破译以前和现在的 AG-RG 相互关系,但在瑞士国家公园严格保护的环境中,此类调查是不可能的。

发布日期:2024-03-18