自动水下航行器绘制的首批冰川底部综合地图为了解未来海平面变化提供了线索

一个国际研究小组利用自动水下航行器对南极洲的冰川进行了勘测，绘制了第一批冰架底部的详细地图，并发现了潜在海平面上升的迹象。这些研究结果发表在《科学进展》杂志上。

哥德堡大学海洋学教授、本文第一作者安娜-沃林（Anna Wåhlin）解释说："我们以前曾利用卫星数据和冰芯观察冰架随时间的变化。通过将潜水器潜入冰腔，我们能够获得高分辨率的冰底地图。这有点像第一次看到月球背面。"

纽约大学库兰特数学科学研究所（Courant Institute of Mathematical Sciences）教授、本文作者之一戴维-霍兰（David Holland）补充说："我们能否预测未来全球海岸线在气候变暖的情况下海平面上升的情况，关键取决于我们从南极冰架下获得的数据。"

部署和数据收集

科学家们对自动水下航行器 Ran 进行编程，让它潜入位于南极洲西部、厚达 350 米的多森冰架的空腔中，用先进的声纳系统扫描冰架上方的冰层。多特森冰架由于其面积和位置，被认为对未来海平面上升有潜在的巨大影响。

在 27 天的时间里，这艘潜艇在冰川下来回航行了 1000 多公里（620 英里），深入冰腔 17 公里（10.5 英里），以捕捉冰川周围的现象。

先进的多波束声纳系统用于绘制约 50 米距离的冰层底部地图。图片来源：Anna Wåhlin/Science Advances

利用Ran捕捉到的数据，科学家们首次测量了冰川下方的水流，并证明了多森冰架西部融化如此之快的原因。Ran的地图显示，在强大的水流侵蚀冰川底部的地方，冰川融化得更快，特别是在冰川延伸的垂直裂缝处，融化量非常高，这一点并不令人惊讶。

但是，研究结果还显示冰川底部出现了新的形态，这引起了一些令人不安的问题。冰川底部并不平滑，而是有一个峰谷冰景，上面有高原和类似沙丘的地形。研究人员认为，这些可能是在地球自转的影响下由流水形成的。

霍兰说："地球自转对于理解气候系统中的大多数现象，特别是飓风和其他恶劣天气现象至关重要。看来这些奇特的冰下特征也是由地球自转密切控制和形成的。"

马尼托巴大学的冰川学家凯伦-艾利（Karen Alley）是这篇论文的合著者之一，她补充说："Ran制作的地图代表了我们在了解南极洲冰架方面取得的巨大进步。我们已经对冰架基底的复杂性有所了解，但Ran揭示了一幅比以往任何时候都更加广泛和完整的图景。来自多特森冰架底部的图像有助于我们解释和校准我们从卫星上看到的东西。"

《科学进展》研究的大部分实地工作是在 2022 年进行的，当时荷兰带领一个团队在冰架下安装了一个系泊装置。这项创新的工程工作包括用热水钻在冰架上钻出一个 1000 英尺深、1 英尺宽的洞。系泊装置在冰层再次冻结前成功安装，这使得科学家们能够在过去两年中持续收集数据，并生成冰架底部融化变化的时间序列。

霍兰指出："我们首次将自主水下航行器收集的数据（在一个时间点取样，但覆盖冰架下的大片区域）与我们用热水钻在冰架上安装的系泊装置收集的数据结合起来。这些双重方法提供了空间上某一点的数据，但时间跨度很大。"

科学家们现在意识到，在未来的冰川下研究任务中，还有大量的过程有待发现："绘图为我们提供了新的数据，我们需要更仔细地研究这些数据。很明显，以前关于冰川底部融化的许多假设都不成立。目前的模型无法解释我们看到的复杂模式。但有了这种方法，我们就更有可能找到答案。"

编译自/ScitechDaily