南极冰川均衡调整模型的研究现状

• 作 者: 汪汉胜 沈强 相龙伟 江利明 贾路路
• 机 构: 中国科学院测量与地球物理研究所、大地测量与地球动力学国家重点实验室,430077,武汉 中国科学院
• 出 处: 第一届中国大地测量和地球物理学学术大会
• 发表日期: 2014年10期
• 关键词: 冰川 均衡调整 全球模型 区域性模型 南极

冰川均衡调整(GIA)是固体地球对末次冰期冰盖消融的响应,表现为固体地球的变形、海平面变化和地球重力场变化,具有持续性和全球性特点.研究南极GIA的模型可以了解末次冰盛期以来冰川历史、进而有助于了解自古至今与未来的气候演化,尤其重要的是,研究GIA的模型可精确估计GIA对基于空间大地测量的物质平衡监测的影响.
全球GIA模型包含了南极。主要利用全球海滩相对海平面(RSL)历史数据，采样地球物理反演方法，估计末次冰盛期以来包括南极地区在内的全球冰盖厚度变化，现有的模型有ICE-4G和ICE5-G模型(Peltier,1998,2004)、考虑地幔流变和岩石圈厚度横向非均匀性的ICE-4G+RF3L20(beta=0.4)模型(Wang et a1．，2008)，全球模型的主要问题是RSL数据分布在全球海岸地区，从空间上不能对GIA模型形成完整约束，而且全球ICE5-G模型的时变重力预测在北美哈德逊湾西部有较大差异，说明需要增加新的约束完善全球模型。ICE5-G模型同时使用了VLBI资料、地面测站重力变化监测数据，还考虑了旋转反馈。Peltier的ICE5-G的冰模型和预测结果可靠性较低。
区域性GIA模型专门针对南极进行研究。IJ05是Ivins＆James(2005)给出的，冰盖模型是根据不同来源冰川地质学研究结果归纳的，选择两种代表性的黏滞度剖面，预测了地壳隆升速率和重力场变化，两种结果有较大差异。Ivins et al.(2013)给出了利用改进型模型IJ05-R2，以GPS观测地壳隆升速率为约束，略微调整表面冰盖模型，同时给出了受约束的地幔黏滞度结果。Whitehouse et al.(2012)给出了W12a模型，利用了冰川地质学大量的数据，采样冰盖数值模型以每隔5千年重建了2万年以来冰盖的变化，同时采样历史海平面和GPS数据，调整了冰盖模型，给出了最佳的地幔黏滞度剖面，由于冰盖模型的时间分辨率较低，现今近十年GIA地壳运动和重力场变化趋势预测具有较大的不确定性。此外，基于空间大地测量观测给出经验模型(Riva et al.,2009;Gunter et a1．，2014)，由于依赖雪粒层压实作用的高程变化和雪粒层密度，结果具有很大的不确定性。