由加州大学欧文分校(University of California, irvine)领导的冰川学家团队公布了迄今为止最准确的南极洲冰盖下陆地轮廓图,并通过这样做,帮助确定了该大陆哪些地区更容易或更不容易受到未来气候变暖的影响。
受到全球冰冻圈和环境科学界的高度期待,新发布的南极洲地形图,BedMachine和相关发现今天发表在该杂志上自然地球科学。
“床机”项目最引人注目的成果之一是发现了保护横贯南极山脉的冰流的稳定脊;在西南极洲的斯韦茨和松岛冰川区,增加了冰快速融化风险的河床几何形状;恢复和支援部队冰川下的河床比之前想象的要深数百米,使这些冰盖更容易退缩;以及世界上最深的陆地峡谷,位于南极洲东部的登曼冰川下方。
UCI地球系统科学副教授Mathieu Morlighem说:“这片大陆周围有很多惊喜,特别是在以前没有用雷达详细绘制过的地区。”“最终,BedMachine南极洲呈现了一幅复杂的画面:一些地区的冰流受到其底层地面特征的相对较好的保护,而其他逆行床上的冰流则更容易受到潜在的海洋冰盖不稳定的威胁。”
新的南极床地形产品是根据19个不同研究机构自1967年以来的冰厚数据构建的,其中包括近100万行英里的雷达探测数据。此外,BedMachine的创造者利用了美国宇航局冰桥行动的冰架测深测量数据,以及冰流速度和地震信息,如果可以的话。其中一些相同的数据已被用于其他地形测绘项目,从广义上看,也得到了类似的结果。
Morlighem说:“使用BedMachine放大南极洲的特定区域,你会发现一些重要的细节,比如冰下的凸起和空洞,这些细节可能会加速、减缓甚至阻止冰川的退缩。”
以往依靠雷达探测的南极洲测绘方法总体上是有效的,但有一些局限性。当飞机在一个地区上空直线飞行时,安装在机翼上的雷达系统发出的信号可以穿透冰川和冰盖,并从冰层与固体地面相交的地方反射回来。然后,冰川学家使用插值技术来填充飞行轨迹之间的区域,但这已被证明是一种不完整的方法,特别是对于快速流动的冰川。
另外,BedMachine依靠基于质量守恒的基本物理方法来辨别雷达探测线之间的东西,利用冰流运动的非常详细的信息来指示冰如何在床的不同轮廓周围移动。这项技术在研究小组关于登曼海槽真正深度的结论中发挥了重要作用。
“较早的地图显示有一个较浅的峡谷,但这是不可能的;有些东西不见了,”Morlighem说。“根据质量守恒定律,通过结合现有的雷达调查和冰运动数据,我们知道有多少冰填满了峡谷——根据我们的计算,峡谷位于海平面以下3500米,是陆地上最深的地方。”由于它相对较窄,所以它必须很深,才能让这么多的冰块到达海岸。”
BedMachine基于冰层表面速度和雷达探测的冰层厚度数据,能够提供更准确、高分辨率的冰层地形描述。近年来,这种方法在格陵兰岛得到了成功的应用,改变了冰冻圈研究人员对冰动力学、海洋环流和冰川退缩机制的理解。
由于南极洲的大小和偏远,将同样的技术应用到南极洲尤其具有挑战性,但是,Morlighem指出,BedMachine将有助于减少数值模型预测海平面上升的不确定性。
他说,通过绘制近海和浮冰下的海底深度,未来陆地上的床地形测绘可以大大增强,这是一个目前正在积极研究的领域。在今天发表的论文中,Morlighem还建议,对快速流动的南极冰盖的研究将受益于垂直于流动方向的飞行轨迹的探测,“特别是在学院和支援部队冰川的上游,沿着罗斯冰架附近的古尔德海岸,沿着登曼和兰伯特冰川之间的威廉二世海岸。”
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