“末日冰川”的自鸣钟：卫星遥感图像揭示南极洲思韦茨冰川下的剧烈融化

由加州大学欧文分校冰川学家领导的研究小组利用卫星雷达数据重建了南极洲西部Thwaites冰川下几公里处接地带涌动的暖海水的影响。这项研究是发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的一篇论文的主题，它将帮助气候建模人员更精确地预测全球海洋末端冰川融化导致的海平面上升。图片来源：NASA/James Yungel

这个绰号反映了该冰川的巨大规模及其显著的融化速度，科学家们认为，如果冰川坍塌或完全融化，会大大加剧海平面的上升。

加州大学欧文分校领导的研究小组表示，海水与冰川之间的广泛接触--这一过程在整个南极洲和格陵兰岛都得到了复制--导致了"剧烈的融化"，可能需要重新评估全球海平面上升的预测。他们的研究发表在5月20日的《美国国家科学院院刊》上、

数据和观察结果

冰川学家依靠的是芬兰的 ICEYE 商业卫星任务在 2023 年 3 月至 6 月期间收集的数据。ICEYE 卫星组成了一个"星座"，在环绕地球的极地轨道上，利用 InSAR（干涉仪合成孔径雷达）持续监测地球表面的变化。航天器在一个确定的小区域内多次飞行，可获得平滑的数据结果。在这项研究中，它显示了思韦茨冰川的上升、下降和弯曲。

"这些 ICEYE 数据提供了一系列与潮汐周期密切相关的长期日常观测数据，"领衔作者、加州大学欧文分校地球系统科学教授 Eric Rignot 说。"过去，我们只有一些零星的数据，仅凭这些观测数据很难弄清发生了什么。当我们有了连续的时间序列，并将其与潮汐周期进行比较时，我们看到海水在涨潮时涌入，然后退去，有时会进入冰川下面更深的地方并被困住。多亏了 ICEYE，我们开始第一次目睹这种潮汐动态。"

由 ICEYE 合成孔径雷达 (SAR) 星座根据 2023 年 5 月 11、12 和 13 日获取的图像记录的南极洲西部思韦茨冰川潮汐运动三维视图截图。等高线水平为间隔 50 米的冰床地形等高线。每个干涉条纹颜色周期的相位变化为 360 度，相当于冰面视距位移 1.65 厘米。干涉图叠加在 2023 年 2 月获取的大地遥感卫星 9 号图像上。在这项研究中，我们发现潮汐挠曲的极限在潮汐周期中以千米为单位变化，这表明加压海水能够侵入接地冰下数千米，并与冰川底部进行剧烈的热交换。在屏幕的右侧，一个单独的牛眼图案显示海水入侵在保护脊外又传播了 6 公里，表明在南极洲的这一关键区域，冰川仍在以每年一公里的速度后退。图片来源：Eric Rignot / 加州大学欧文分校

先进的卫星观测

共同作者、ICEYE 分析总监迈克尔-沃勒斯海姆（Michael Wollersheim）说："到目前为止，我们还无法对自然界中一些最具活力的过程进行足够详细或高频率的观测，以了解这些过程并为其建模。从太空观测这些过程，并利用雷达卫星图像提供厘米级精度的InSAR日频测量，标志着一个重大飞跃。"

里格诺特说，这个项目帮助他和他的同事们更好地理解了海水在思韦茨冰川底部的行为。他说，从冰原底部涌入的海水，加上地热通量和摩擦产生的淡水，不断积聚，"必须流向某个地方"。水通过天然管道分布或汇集到空洞中，产生足够的压力使冰原升高。"有些地方的水几乎达到了上覆冰的压力，所以只需要再多一点压力就能把冰推上去。"水受到的挤压足以顶起半英里多的冰柱"。

这可不是普通的海水。几十年来，里格诺特和他的同事们一直在收集气候变化对洋流影响的证据，洋流将较暖的海水推向南极洲和其他极地冰区的海岸。极圈深层海水含盐量高，冰点较低。淡水的冰点为零摄氏度，而咸水的冰点为零下两度，这一微小的差异足以导致研究中发现的基底冰的"剧烈融化"。

对海平面上升的影响和未来研究

论文合著者、加拿大安大略省滑铁卢大学环境学院教授克里斯蒂娜-道（Christine Dow）说："斯韦思是南极最不稳定的地方，相当于海平面上升了 60 厘米。令人担忧的是，我们低估了冰川的变化速度，这将给世界各地的沿海社区带来毁灭性的影响。"

里格诺特说，他希望并期待这个项目的成果能够推动对南极冰川下条件的进一步研究、涉及自主机器人的展览以及更多的卫星观测。

他说："科学界对前往这些偏远的极地地区收集数据和建立我们对正在发生的事情的理解充满热情，但资金却滞后。我们在 2024 年的实际美元预算与 20 世纪 90 年代相同。我们需要壮大冰川学家和物理海洋学家群体，以尽早解决这些观测问题，但现在我们还在穿着网球鞋攀登珠穆朗玛峰。"

结论和对建模的影响

同时也是美国宇航局喷气推进实验室（JPL）高级项目科学家的里格诺特说，从近期来看，这项研究将为冰盖建模界带来持久的好处。

他说："如果我们将这种海洋与冰的相互作用纳入冰盖模型，我希望我们能够更好地再现过去四分之一世纪发生的事情，这将提高我们预测的可信度。如果我们能加入我们在论文中概述的这一过程（目前大多数模型都不包含这一过程），那么模型重建应该能更好地匹配观测结果。如果我们能做到这一点，那将是一个巨大的胜利。"

道补充说："目前，我们还没有足够的信息来确定海水入侵不可逆转的时间。通过改进模型并将研究重点放在这些关键的冰川上，我们将努力把这些数字至少精确到几十年而不是几百年。这项工作将帮助人们适应不断变化的海平面，同时关注减少碳排放，以防止最坏的情况发生。"

编译来源：ScitechDaily