科學家公布了迄今為止最精確的南極洲冰蓋下陸地等高線圖景,并幫助確定了南極洲大陸哪些地區將更容易或更不容易受到未來氣候變暖的影響。受到全球冰凍圈和環境科學界的高度期待,最新發布的南極洲地形圖BedMachine和相關發現發表在了《自然地球科學》期刊上。BedMachine項目最引人注目的成果包括:發現了保護橫跨北極山脈的冰的穩定脊;發現了增加西南極Thwaites和Pine Island冰川區段冰快速融化風險的河床幾何結構。
在冰川下發現了比之前認為更深數百米的冰床,使這些冰蓋更容易退縮;以及在東南極的登曼冰川(Denman Glacier)下方是世界上最深的陸地峽谷。加州大學爾灣分校地球系統科學副教授、主要作者馬修·莫里赫姆(Mathieu Morlichem)說:非洲大陸周圍有很多令人驚訝的地方,特別是在以前沒有用雷達繪制過詳細地圖的地區。歸根結底,BedMachine南極洲呈現出一幅喜憂參半的圖景:一些地區冰流受到其底層地面特征的相對較好的保護。
而其他位于逆行床上的冰流,被顯示出更容易受到潛在海洋冰蓋不穩定的影響。新南極海床地形產品是使用來自19個不同研究機構的冰厚度數據構建,這些數據可以追溯到1967年,包括近100萬英里的雷達探測。此外,BedMachine的創建者利用了NASA冰橋行動中冰架深度測量,以及冰流速度和地震信息。其中一些相同的數據已經用于其他地形測繪項目,當從廣義上看時,會產生類似的結果。
使用BedMachine放大南極洲的特定區域,會發現一些基本的細節,比如冰層下的隆起和凹陷,它們可能會加速、減緩甚至阻止冰川消退。以前依靠雷達探測南極洲測繪方法總體上是有效的,但也有一些局限性。當飛機在某一地區上空直線飛行時,機翼安裝的雷達系統會發出信號,穿透冰川和冰蓋,并從冰層與堅固地面相遇的點反彈回來。冰川學家隨后使用插值技術來填充飛行軌跡之間的區域,但事實證明,這是一種不完整的方法,特別是在冰川快速流動的情況下。
BedMachine依靠基于物理基本質量守恒的方法,來識別雷達探測線之間的東西,利用關于冰流運動高度詳細的信息,這些信息確定了冰如何在床的不同輪廓周圍移動,這項技術對研究小組得出關于登曼海槽真實深度的結論很有幫助。較舊的地圖顯示有一個較淺峽谷,但這是不可能的,因為缺少了一些東西,根據質量守恒,結合現有雷達探測和冰塊運動數據,知道峽谷有多少冰,根據計算,峽谷低于海平面3500米,是陸地上最深的一點。
由于它相對狹窄,所以必須很深才能讓那么多冰塊到達海岸。通過將其結果建立在冰面速度以及來自雷達探測冰層厚度數據的基礎上,BedMachine能夠提供更準確、更高分辨率的海床地形描述。近年來,這種方法在格陵蘭島得到了成功的應用,改變了冰凍圈研究人員對冰動力學、海洋環流和冰川退縮機制的理解。由于南極洲大陸的大小和偏遠,將同樣的技術應用到南極洲特別具有挑戰性。
但BedMachine將有助于減少數值模型預測海平面上升的不確定性,通過繪制離岸和浮冰下的海底深度圖,未來陸地上的海床地形測繪可能會得到極大加強,這是目前正在積極研究的一個領域。在新發表的研究論文中,對快速流動的南極冰蓋研究將受益于垂直于流動方向的航跡的探測,特別是在冰川的上游,沿著羅斯冰架附近的古爾德海岸,以及位于登曼冰川和蘭伯特冰川之間的威廉二世海岸。
博科園|研究/來自:加州大學爾灣分校
參考期刊《自然地球科學》
DOI: 10.1038/s41561-019-0510-8
博科園|科學、科技、科研、科普