旨在改变冰在其压力融化点的实验室研究与从两端扭动百吉饼以混合内部奶油奶酪的动作相似，这一最新发现具有创造更精确的温带冰川冰模型以及改善与冰川运动和海平面上升相关预测的潜力。
尼尔·艾弗森在谈论最近发表的关于冰川冰流动的研究论文时分享了关于冰物理学的两个基础见解，该研究发表于《科学》杂志。
最初，这位爱荷华州立大学地球、气候与大气系的名誉教授解释说，冰川包含各种类型的冰。冰川的某些区域位于其压力融化温度，因此会形成柔软、湿润的冰。
他指出，这种温带冰类似于放在厨房台面上的冰块，水在冰块和表面之间聚集。研究和理解温带冰一直很具挑战性。
相比之下，冰川的其他区域则含有寒冷、坚硬的冰，类似于仍然冰冻的冰块。这种冰主要是进行分析并作为冰川流模型和预测的基础。
新研究的题目是“温带冰的线性粘性流动”，主要聚焦于前述类型。艾弗森共同撰写了该论文并主导了该项目。
论文概述了实验室实验和发现，建议在“冰川流动建模的经验基础”中一个标准值——一个名为格伦流动定律的方程需要针对温带冰进行调整，该方程以已故英国冰物理学家约翰·W·格伦命名。
艾弗森解释说，当更新后，这个流动定律中的值“将预测在气候变暖导致冰层缩小时，流动速度的增加会更小。”这表明模型可能会反映出冰川流入海洋减少，并预测海平面上升更小。
了解温暖冰川冰的迫切需求
在艾弗森的校园实验室内，一个高达9英尺的环剪切装置模拟冰川的力量和运动，自2009年起运行，并获得了来自国家科学基金会的53万美元资助。当前研究还得到了来自NSF的资助。
该装置的核心由一个3英尺宽、7英寸厚的冰环组成。下面是一个液压压机，能够施加高达100吨的力量，以模拟一个800英尺厚冰川的重量。环绕冰环的是一个循环流体的浴槽，可以将冰的温度保持在千分之一度。位于冰环上方的带抓手的板由电动马达驱动，可以以每年1到10,000英尺的速度旋转冰。
为了本次研究，团队通过在冰环下方引入另一个抓手来增强设备，能够旋转上方的抓手以剪切下方的冰。
科林·肖恩是一名曾在爱荷华州立大学攻读硕士的学生，现在是芝加哥BBJ集团的地质学家，他作为第一作者领导了当前研究论文的编写。他用改进后的设备进行了六次实验，每次实验持续大约六周。这些实验包括测量冰的液态水含量，这是自1970年代以来首次用于类似研究。
肖恩表示：“实验的重点是以不同的压力变形冰在其融化温度下。”
艾弗森将这些实验与两端握住百吉饼并扭动以传播内部奶油奶酪的行为进行比较。
艾弗森指出，实验结果表明，冰的变形速度与施加的压力成正比。传统观点认为，随着压力增加，冰会软化，导致速度逐渐增大。
这有什么重要性？
温带冰在冰盖的快速移动部分和快速流动的山地冰川的底部和边缘处普遍存在，这些冰川将冰输送到海洋并影响海平面。“因此，准确建模和预测温暖冰川冰的流动愈发重要，”作者们指出。
将 n 更新为 1.0
格伦流动定律表示为：ε ̇= Aτn.
该方程将施加在冰上的压力τ与其变形率ε ̇连接，其中A表示一个基于特定冰温的常量。新实验的发现表明，压力指数值n应该修订为1.0，而不是通常假设的值3或4。
作者们指出，“几代人以来，基于格伦的原始实验和许多后续研究，压力指数值n一直被认为是3.0，主要涉及冷冰（-2摄氏度及以下）。”（他们还注意到，其他与“冰盖中的冷冰”有关的研究表明n的值甚至更高，达到了4.0。）
这一现象主要归因于进行压力融化温度下冰的实验所面临的挑战，合著者卢卡斯·佐特提到。佐特是前爱荷华州立大学的博士后研究员，现在是威斯康星大学麦迪逊分校的迪恩·L·莫戈里奇地球科学副教授。他还共同监督了该项目，并为他的实验室构建了一个带透明墙的小型环剪切装置。
然而，艾弗森实验室进行的广泛剪切变形实验的数据促使人们重新评估之前分配的n值。团队确定，温带冰在“典型的液态水含量和施加压力条件下，通常在冰川底部和冰流边缘附近出现线性粘性行为（n = 1.0），”他们坚持认为。
作者们提出，个别毫米到厘米大小的冰粒边界上发生的融化和再冻结可能导致这一效应，且这种效应在施加压力的线性比例速率下表现出来。
这些新数据为建模者提供了“将他们的冰盖模型与实验室验证的物理关系相结合的机会，”佐特表示。“增强这些知识将提高预测的准确性。”
收集支持新n值的数据需要大量的奉献。
肖恩表示：“我们讨论这个项目已经好几年了，确保它正常运作非常困难。”
最后，艾弗森表示：“考虑到所有的挫折和进展，这项工作跨越了大约十年。”
研究人员表示，这一漫长的努力对于创建更准确的温带冰川冰模型和改善冰川流动和海平面上升的预测至关重要。
