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加州大学尔湾分校新闻

加州大学欧文分校领导的团队在南极洲的斯韦特冰川发现了“剧烈融化”

加利福尼亚州尔湾,2024 年 5 月 20 日 — 由加州大学欧文分校的研究人员领导的一组冰川学家利用高分辨率卫星雷达数据,在西南极洲斯韦特冰川的地面冰层下数公里处发现了温暖高压海水侵入的证据。

在今天发表在《 美国国家科学院院刊》上的一项研究中,加州大学欧文分校领导的团队表示,海水和冰川之间的广泛接触 – 这一过程在整个南极洲和格陵兰岛复制 – 导致“剧烈融化”,可能需要重新评估全球海平面上升预测。

冰川学家依靠芬兰ICEYE商业卫星任务在2023年3月至6月收集的数据。ICEYE卫星在环绕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。航天器在一个小的、定义的区域上多次经过,都会呈现出平滑的数据结果。在这项研究中,它显示了斯韦特冰川的上升、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,”主要作者,加州大学欧文分校地球系统科学教授Eric Rignot说。“过去,我们有一些零星的数据,只有这几个观察结果,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,我们会看到海水在涨潮时进入并退去,有时在冰川下方更远的地方被困住。多亏了ICEYE,我们才第一次开始见证这种潮汐动态。

ICEYE分析总监Michael Wollersheim说:“到目前为止,自然界中一些最动态的过程还无法以足够的细节或频率进行观察,使我们能够理解和建模它们。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的精确InSAR测量,标志着一个重大的飞跃。

里格诺特说,这个项目帮助他和他的同事们更好地了解了斯韦特冰川底部海水的行为。他说,从冰盖底部进入的海水,加上地热通量和摩擦产生的淡水,积聚起来,“必须流向某个地方”。水通过天然管道分布或聚集在空腔中,产生足够的压力来抬高冰盖。

“有些地方的水几乎处于上覆冰的压力,所以只需要再加一点压力就可以推高冰,”里格诺特说。“然后水被挤压到足以顶起超过半英里冰柱的冰柱。

这不仅仅是任何海水。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。极地深水含盐,冰点较低。淡水在零摄氏度时结冰,而咸水在零下两度结冰,这种微小的差异足以促成研究中发现的基底冰的“剧烈融化”。

这张屏幕截图显示了 2023 年 5 月 11 日至 13 日,ICEYE 卫星合成孔径雷达记录到的西南极洲斯韦特冰川的潮汐运动。在这项研究中收集的数据是PNAS上一篇新论文的主题,表明冰的弯曲在潮汐周期中变化了数公里,这表明侵入地面冰下的加压海水与冰川底部产生了剧烈的热交换。ICEYE公司

共同作者、加拿大安大略省滑铁卢大学环境学院教授Christine Dow说:“Thwaites是南极最不稳定的地方,相当于海平面上升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打击。

里格诺特说,他希望并期待这个项目的结果能够刺激对南极冰川下条件的进一步研究,涉及自主机器人的展览和更多的卫星观测。

“科学界非常热衷于前往这些偏远的极地地区收集数据并建立我们对正在发生的事情的理解,但资金滞后,”他说。“我们在 2024 年以与 1990 年代相同的实际美元预算运营。我们需要发展冰川学家和物理海洋学家的社区,以尽早解决这些观测问题,但现在我们仍然穿着网球鞋攀登珠穆朗玛峰。

在短期内,Rignot也是NASA喷气推进实验室的高级项目科学家,他表示,这项研究将为冰盖建模界带来持久的好处。

“如果我们将这种类型的海洋 – 冰相互作用放入冰盖模型中,我希望我们将能够更好地重现过去四分之一世纪发生的事情,这将导致对我们的预测有更高的信心,”他说。“如果我们能添加我们在论文中概述的这个过程,这在大多数当前模型中都没有包括,那么模型重建应该与观察结果更加匹配。如果我们能做到这一点,那将是一个巨大的胜利。

陶氏补充说:“目前,我们没有足够的信息来说明在海水入侵不可逆转之前还有多少时间。通过改进模型并将我们的研究重点放在这些关键的冰川上,我们将尝试将这些数字至少固定在几十年而不是几个世纪。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。

加州大学欧文分校地球系统科学助理专家、美国宇航局博士后研究员 Enrico Ciraci 加入了 Rignot、Dow 和 Wollershiem 的行列;Bernd Scheuchl,加州大学欧文分校地球系统科学研究员;和ICEYE的瓦伦丁·托尔佩金(Valentyn Tolpekin)。ICEYE总部位于芬兰,在包括美国在内的五个国际地点开展业务。这项研究得到了美国宇航局和美国国家科学基金会的财政支持。

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新闻旨在传播有益信息,英文版原文来自https://news.uci.edu/2024/05/20/uc-irvine-led-team-uncovers-vigorous-melting-at-antarcticas-thwaites-glacier/