隐匿湖泊如何威胁南极冰盖的稳定性

几十年来，卫星在我们对偏远极地地区的认知中发挥着关键作用。由于气候危机，南极冰持续流失，遗憾的是，这已不再令人惊讶。不过，卫星的作用不止于追踪冰川加速流向海洋的情况以及测量冰的厚度。
新研究重点介绍了欧洲航天局（ESA）的CryoSat任务如何被用于揭示冰下湖泊的潜在影响。冰下湖泊是深埋在冰层下的巨大蓄水库，湖水可能突然以剧烈爆发的形式排入海洋，进而影响冰的流失。
CryoSat搭载了专门的雷达高度计，用于测量冰面高度或海拔的变化，包括漂浮在海洋中的冰，如海冰、冰山和冰架，以及陆地上的冰，如冰川和冰盖。通过这样做，该任务有助于了解因变薄和融化导致的冰厚度变化。
由于冰盖表面也会因冰面下深处的水流而上升或下降，因此海拔变化的测量也能与隐藏的水文过程相关联，比如冰下湖泊排水。
2013年，位于思韦茨冰川下方2公里多的7个冰下湖泊同时突然排水。它们向阿蒙森海释放了约7立方公里的淡水，这大约相当于苏格兰尼斯湖的蓄水量。
此事件发生后，科学家观察到思韦茨冰架的融化速度翻倍，同时冰层显著变薄。此外，思韦茨冰川前方开始形成一个冰间湖，即被海冰环绕的开阔水域，这表明与湖泊排水相关的温暖海水强烈上涌。
内陆地区，冰盖开始变薄、加速移动，接地线开始后退。
在南极洲，特别令人担忧的是冰架的变薄和减弱以及接地线的后退。冰架是冰川的漂浮延伸部分，而接地线是冰川转变为冰架并开始漂浮的位置。
冰架对冰盖起到支撑作用，如果冰架变薄且接地线后退，可能会导致不稳定，使冰盖更快地流向海洋。
这项基于CryoSat数据并发表在《自然通讯》上的新研究，强调了南极冰盖对冰下动力学的敏感性及其与海洋条件的复杂相互作用。
思韦茨冰川地区主要受冰架下方流动的温暖海水影响，导致冰架从下方融化。随着冰架变薄，冰川加速移动，向海洋输送更多冰，从而导致海平面上升。此外，冰层下基岩的形状使其更加不稳定。由于冰层所在的基岩内陆方向越来越深，一旦开始融化，随着时间推移可能导致更快的冰流失。
爱丁堡大学的诺埃尔·古尔梅伦（Noel Gourmelen）是该论文的主要作者，他解释说：“思韦茨冰川下方有一系列湖泊，它们是广泛的融水排水通道网络的一部分，直到10年前我们才知道这些通道的存在。”
“类似的湖泊在南极冰盖下的许多地方都存在，自大约二十年前我们能够从太空观测以来，其中一些湖泊已经排水一两次。这些湖泊究竟有多少，它们为何突然开始泛滥，以及这些湖泊的排水对冰盖稳定性有何影响，这些都是我们仍在努力解答的问题。”
“这些湖泊中的淡水比咸海水轻，因此在2013年，当淡水在海平面以下约1公里的深度通过思韦茨冰川的接地线排出时，引发了温暖的深海海水一直向上涌至海洋表面的湍流。这种较暖海水的流入加速了思韦茨冰架底部的融化，并促使近海海冰融化，形成了一个冰间湖。”
“关键的是，这发生在冰架的一个区域，该区域控制着内陆冰的流动速度以及对冰架的支撑作用。通过变薄和融化，冰架失去了部分阻挡内陆冰的能力，导致流入海洋的速度加快。”
这一特殊事件凸显了冰下水文学在调节南极洲海洋融化和冰川后退方面所起的作用，并对当前南极接地线区域发生的过程的认知提出了挑战。
这项新研究将CryoSat等卫星的数据与通过欧洲航天局（ESA）的FutureEO科学促进社会4D南极项目建立的冰川流动和洋流计算机模型相结合。
欧洲航天局地球与任务科学部负责人马克·德林克沃特（Mark Drinkwater）表示：“在过去15年里，CryoSat传回了大量数据，这些数据带来了一些关于我们脆弱的极地地区和全球冰川的真正非凡发现。”
“这些数据遗产不仅使我们能够测量变化，更重要的是，理解变化发生的原因以及这对整个地球系统的连锁反应意味着什么。”
“我们目前正在开发其他几个卫星任务，这些任务将在CryoSat最终结束后接力，并提供对极地冰及其他方面的更多洞察。”
欧洲航天局极地科学集群协调员马丁·韦林（Martin Wearing）指出：“通过卫星遥感和数值模拟相结合，欧洲航天局FutureEO 4D南极项目的这项新研究揭示了南极冰盖与南大洋之间复杂相互作用的新的关键见解。”
“即将开展的任务，如哥白尼CRISTAL、ROSE – L和CIMR任务，将改善这些地区的观测，使我们能够进一步理解这些复杂的动态过程，以量化气候变化对冰盖稳定性和海平面上升的当前及未来影响。”
冰下湖泊排水对思韦茨冰川冰架融化和接地线后退的影响