2024-07-28 07:15来源:本站
由加州大学欧文分校的研究人员领导的一个冰川学家小组利用高分辨率卫星雷达数据,在南极洲西部斯韦茨冰川的冰面下许多公里处,找到了温暖、高压海水侵入的证据。
在《美国国家科学院院刊》上发表的一项研究中,由加州大学欧文分校领导的研究小组表示,海水和冰川之间的广泛接触——这一过程在南极洲和格陵兰岛都有重复——导致了“剧烈融化”,可能需要对全球海平面上升的预测进行重新评估。
冰川学家依靠的是芬兰ICEYE商业卫星任务从2023年3月到6月收集的数据。ICEYE卫星在地球的极地轨道上形成一个“星座”,使用insar干涉仪合成孔径雷达持续监测地球表面的变化。航天器在一个限定的小区域上多次经过,可以得到平滑的数据结果。在这项研究中,它显示了斯韦茨冰川的上升、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,”该研究的主要作者、加州大学欧文分校地球系统科学教授埃里克·里格诺特说。
“过去,我们有一些零星的可用数据,仅凭这些很少的观察结果,很难弄清楚发生了什么。当我们有一个连续的时间序列,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,有时会在冰川下面更远的地方被困住。多亏了ICEYE,我们第一次开始见证这种潮汐动态。”
ICEYT的分析主管迈克尔·沃勒斯海姆说:“到目前为止,自然界中一些最动态的过程还不可能观察到足够的细节或频率,从而使我们能够理解和模拟它们。从太空观察这些过程,并使用雷达卫星图像,以每日频率提供厘米级精度的InSAR测量,甚至每天高达三次,标志着重大的飞跃。”
里格诺特说,这个项目帮助他和他的同事更好地了解了斯韦茨冰川底部海水的行为。他说,从冰盖底部流入的海水,与地热通量和摩擦产生的淡水结合在一起,积聚起来,“必须在某个地方流动”。水通过天然管道分布或聚集在洞穴中,产生足够的压力来抬高冰盖。
里格诺特说:“在有些地方,水的压力几乎和上面的冰一样大,所以只需要再多一点压力就能把冰推高。”“然后水被压缩到足以顶起一个超过半英里的冰柱。”
而且它不是普通的海水。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,洋流将温暖的海水推向南极洲和其他极地冰区的海岸。
环极地的深水含盐,冰点较低。淡水在零摄氏度结冰,而海水在零下2摄氏度结冰,这一微小的差异足以导致研究中发现的基础冰的“剧烈融化”。
研究报告的合著者、加拿大安大略省滑铁卢大学环境学院教授克里斯汀·道(Christine Dow)说:“斯韦茨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,我们低估了冰川变化的速度,这将对世界各地的沿海社区造成毁灭性的影响。”
里格诺特说,他希望并期待这个项目的结果能促进对南极冰川下条件的进一步研究,包括自主机器人的展览和更多的卫星观测。
他说:“科学界有很大的热情去这些偏远的极地地区收集数据,建立我们对正在发生的事情的理解,但资金滞后。”
“我们2024年的实际预算与上世纪90年代的预算相同。我们需要扩大冰川学家和物理海洋学家的群体,尽快解决这些观测问题,但现在我们还在穿着网球鞋攀登珠穆朗玛峰。”
在短期内,美国宇航局喷气推进实验室的高级项目科学家里格诺特说,这项研究将为冰盖建模界提供持久的好处。
他说:“如果我们把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重现过去25年发生的事情,这将使我们的预测更有信心。”“如果我们能加上我们在论文中概述的这个过程,它不包括在大多数当前模型中,模型重建应该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说明海水入侵还需要多长时间才能逆转。通过改进模型并将我们的研究重点放在这些关键冰川上,我们将试图至少在几十年而不是几个世纪内确定这些数字。这项工作将帮助人们适应不断变化的海平面,同时专注于减少碳排放,以防止最坏的情况发生。”
里格诺特和道与加州大学欧文分校地球系统科学助理专家、美国宇航局博士后恩里科·西拉西(Enrico Ciraci)一起参与了这个项目;加州大学欧文分校地球系统科学研究员Bernd Scheuchl;以及来自芬兰ICEYE总部的Valentyn Tolpekin和Wollershiem。