科学家追踪南极冰架湖的突然消失

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一个由加利福尼亚大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的几位科学家组成的全球科学家团队发现，南极冰架表面一个巨大的、深的、被冰覆盖的湖泊突然消失了。

一项研究记录了这一罕见的事件今天公布的在杂志中地球物理研究通讯，在2019年南极冬季发生在南极洲东部的Amery冰架上，据估计有6 - 7.5亿立方米(210 - 260亿立方英尺)的水流入海洋，约为圣地亚哥湾的两倍。

研究作者使用了一颗雷达卫星的图像，该卫星可以在极夜期间“看到”，将该事件发生的时间锁定在6月的一周或更短时间内。在排水之后，冰架表面出现了一个类似火山口的洼地，面积约为11平方公里(4.25平方英里)。这个被称为冰“doline”的表面洼地包含了冰盖断裂的残骸。

研究报告的主要作者、塔斯马尼亚大学澳大利亚南极项目合作伙伴关系的冰川学家罗兰·华纳说:“我们认为，在这个深湖中积聚的水的重量在湖下面的冰架上打开了一个裂缝，这个过程被称为水力断裂，导致水流入下面的海洋。”

水力断裂过程与南极半岛较小冰架的崩塌有关，在南方的夏季，融水在冰架表面形成，但在Amery冰架的这个位置，它不经常穿过1400米(4590英尺)厚的冰。

美国宇航局ICESat-2上的绿光激光仪器也捕捉到了这一南方冬季事件。这颗卫星发射光子脉冲，并准确定位从地球接收回来的每个光子的反射点。

ICESat-2在湖泊排水前后精确的地面轨道上重复轨道，揭示了破坏的垂直规模。在doline空洞中，冰表面下降了80米(260英尺)，尽管水负荷的损失使浮动冰架变轻，海洋压力使其向上弯曲，湖泊周围的高度高达36米(118英尺)。

合著者海伦·阿曼达·弗里克说:“看到ICESat-2向我们展示了在如此精细的空间尺度上发生在冰盖上的过程的细节，令人兴奋。”海伦·阿曼达·弗里克是斯克里普斯海洋研究所的冰川学家，她长期研究活跃的冰下湖泊，于2007年发现了它们。“由于冰架上的表面融水会导致冰架崩溃，最终导致海平面上升，当搁浅的冰不再被阻挡时，了解削弱冰架的过程很重要。”

近几十年来，随着气温上升，一些冰架的表面融化加剧，而对未来变暖的最新模式预测显示，这一趋势仍在继续，并产生了更多的融化湖。这增加了大范围水力压裂的风险，这可能导致冰架崩溃，使冰更快地从搁浅的冰盖中释放出来，海平面上升。现在，研究人员说，在对未来变暖的预测中，也应该考虑到流入深冰覆盖湖泊的可能增加和厚冰架的水力断裂

研究小组还使用了明尼苏达大学极地地理空间中心(PGC)生成的地表高程地图，显示这次破坏改变了60平方公里(23平方英里)的区域景观。

流失到海洋的水量是用空洞的体积和隆起的程度来计算的。虽然Amery冰架在南方的夏季确实有许多融化的湖泊和溪流，但当湖泊干涸时损失的水量是每年注入的融水的许多倍。

湖泊的隆起在原来的浅臂上形成了一个新的湖泊。在接下来的融化季节，这个湖在几天内以每天100多万立方米的速度填满，溢出到doline洞中。几天后，当ICESat-2再次穿越doline时，研究小组能够测量出一条20米(65英尺)宽的融水通道，这条通道刚刚被切割进doline，探测到三米深的水面，光子从三米以下的河床散射出去。

作者说，现在就断定这个融水湖的排水与南极洲周围气候变暖等更广泛的趋势有关还为时过早。弗里克说，有了这种新的观测能力，随着ICESat-2和PGC数据的收集，他们将能够进一步了解这些深湖有多普遍，以及它们是如何随时间演变的。

哥伦比亚大学拉蒙特·多尔蒂地球天文台教授乔纳森·金萨克协助测量了地表融水，他说:“这一突然的事件显然是几十年来融水在隔热的冰盖下积累和储存的顶峰。”

新成立的多利安的未来是不确定的。它可能会再次积聚融水或更频繁地排入海洋。似乎裂缝在2020年融化季节短暂重新开放。科学家们现在肯定会密切关注。

美国作者的这项研究是由美国宇航局和国家科学基金会资助的。斯克里普斯海洋学的其他合著者包括研究生Susheel Adusumilli和Philipp Arndt。