一組國(guó)際研究人員首次展示了格陵蘭島的18個(gè)融水湖在冬季如何坍塌，這導(dǎo)致冰的邊緣流動(dòng)得更快。新知識(shí)對(duì)于理解氣候變化如何影響北極冰塊的流動(dòng)至關(guān)重要。

2018年隆冬，格陵蘭島西部一個(gè)近50年的融水湖從冰蓋上消失了。當(dāng)湖面坍塌時(shí)，它被冰雪覆蓋，但里面儲(chǔ)存了液態(tài)水。水消失在新形成的裂縫中，并漂流過(guò)大約2公里厚的冰層。水打在冰下的巖床上，從冰蓋向大海。

這種融水在巖床和頂部的厚冰之間起到潤(rùn)滑作用。結(jié)果，大量的冰可以更快地向海岸滑動(dòng)，加速異常大的內(nèi)陸冰區(qū)。這個(gè)湖的排水導(dǎo)致鄰近地區(qū)的其他幾個(gè)湖泊也坍塌。坍塌的湖泊總共釋放了大約180.<>億噸融水，最終進(jìn)入了世界海洋。

這項(xiàng)活動(dòng)由基于衛(wèi)星數(shù)據(jù)的新國(guó)際研究顯示，由法國(guó)格勒諾布爾阿爾卑斯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)，丹麥技術(shù)大學(xué)(DTU)的DTU空間提供。這項(xiàng)研究剛剛發(fā)表在《地球物理研究快報(bào)》上。

“冰蓋上的融水湖在夏季表面的冰融化時(shí)形成。眾所周知，這些湖泊在夏季會(huì)坍塌和排水。但是，令人驚訝的是，這也發(fā)生在冬天。這是第一次證明這些特定的湖泊排水系統(tǒng)在冬季溫度非常低時(shí)會(huì)導(dǎo)致大的冰加速，“該文章的第一作者，博士后和研究員Nathan Maier說(shuō)。

作為法國(guó)格勒諾布爾阿爾卑斯大學(xué)的研究員，他領(lǐng)導(dǎo)了這一發(fā)現(xiàn)背后的廣泛國(guó)際研究合作。他現(xiàn)在是美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究員。

“總的來(lái)說(shuō)，與這次事件有關(guān)的湖泊排干，導(dǎo)致180.80億噸水流入大海。這大致相當(dāng)于 000，50 個(gè) 25 x 2 x <> 米的奧林匹克游泳池的內(nèi)容，“Nathan Maier 說(shuō)。

這個(gè)有50年歷史的湖泊是第一個(gè)排水的湖泊，位于內(nèi)陸約160公里處，位于冰蓋的高處。該湖由融化的水組成，由于冬季氣溫寒冷，冰蓋凍結(jié)。當(dāng)它坍塌時(shí)，水在冰向格陵蘭島西部的海岸，它開始了一連串的事件，導(dǎo)致其他湖泊也被抽干了水。除此之外，來(lái)自50年歷史的湖泊冰淌的水的壓力可能有助于在上面的冰上形成進(jìn)一步的裂縫，使這些湖泊也泄漏。

18個(gè)湖泊排干的面積約為大倫敦面積的三倍

共有18個(gè)湖泊坍塌，加速了5，200平方公里的冰蓋面積，相當(dāng)于大倫敦面積的三倍多。研究人員指出，它發(fā)生在2018年冬天的一個(gè)月，當(dāng)時(shí)氣溫低于冰點(diǎn)。

“我們只調(diào)查了有限的區(qū)域，但我們有充分的理由假設(shè)類似的事件發(fā)生在格陵蘭島的更多地方。如果這適用于冰蓋的大部分，那么可能是相當(dāng)大量的融水以這種方式消失并導(dǎo)致冰蓋更快地向大?；瑒?dòng)，“丹麥DTU Space的博士后研究員Jonas Kvist Andersen說(shuō)。

調(diào)查區(qū)域主要包括大型雅各布港伊斯布雷，它流入格陵蘭島西部的大海，是世界上流動(dòng)最快的冰川，以及其南部以陸地為終點(diǎn)的較小冰川。

未知冬季排水是否會(huì)變得更加普遍

似乎很明顯，由于全球變暖，湖泊在冬季開始崩潰。特別是當(dāng)一個(gè)近50年的湖泊在隆冬突然排水，融水最終進(jìn)入大海并導(dǎo)致海平面上升時(shí)。但根據(jù)研究人員的說(shuō)法，這不是給定的。

“目前尚不清楚這樣的排水系統(tǒng)是否會(huì)在溫暖的未來(lái)變得更加普遍，然后進(jìn)一步導(dǎo)致冰蓋質(zhì)量損失。需要更多的研究來(lái)更好地了解導(dǎo)致湖泊排水的機(jī)制或觸發(fā)因素，“Nathan Maier說(shuō)。

“目前，我們對(duì)地表融化將如何影響格陵蘭島未來(lái)質(zhì)量損失的理解完全基于融化只影響夏季冰流速度的假設(shè)。我們的發(fā)現(xiàn)，由冬季排水的儲(chǔ)存融水引起的冰流大幅加速，顯著改變了我們對(duì)冰蓋水文在年度時(shí)間尺度上的理解。

研究人員通過(guò)分析大量雷達(dá)數(shù)據(jù)和衛(wèi)星光學(xué)圖像得出了新的結(jié)果。

冬季融水排放應(yīng)納入新的氣候模型

它不僅是最古老的湖泊，在存在了幾十年后崩潰。根據(jù)科學(xué)家的說(shuō)法，有幾種類型的周期。有些湖泊在一年內(nèi)形成并崩潰;對(duì)于其他人來(lái)說(shuō)，它每隔幾年就會(huì)發(fā)生一次。

坍塌的湖泊以多種方式影響格陵蘭島的冰蓋或冰川融化。湖泊中的水最終進(jìn)入大海。水從下方潤(rùn)滑冰蓋，使它們更快地向海岸滑動(dòng)，使它們暴露在額外的融化中。此外，巨大冰塊的結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化。可能還有其他機(jī)制在起作用。

“描述冬季融化過(guò)程發(fā)生時(shí)會(huì)發(fā)生什么至關(guān)重要，以便將這些知識(shí)納入未來(lái)的氣候變化模型中，”Jonas Kvist Andersen說(shuō)。

通過(guò)雷達(dá)數(shù)據(jù)和衛(wèi)星光學(xué)圖像發(fā)現(xiàn)排水的湖泊和水流

研究人員使用基于歐洲航天局(ESA)Sentinel-1衛(wèi)星數(shù)據(jù)的合成孔徑雷達(dá)(SAR)干涉測(cè)量法繪制了格陵蘭島西部冰蓋上的18個(gè)湖泊是如何排水的，以及它們的水隨后如何向出大海。

視覺和光學(xué)照片已從其他歐洲和美國(guó)衛(wèi)星中檢索到。它們已被用于識(shí)別湖泊及其在2018年冬季幾個(gè)月內(nèi)的變化。雷達(dá)圖像補(bǔ)充了來(lái)自舊衛(wèi)星的照片。通過(guò)這種方式，科學(xué)家們有可能跟蹤湖泊幾十年來(lái)的發(fā)展，包括確定它們何時(shí)排干。

Sentinel-1衛(wèi)星從地球上空不到700公里的軌道覆蓋北極，有一個(gè)SAR單元，將雷達(dá)信號(hào)傾斜地發(fā)送到冰蓋表面，然后從那里返回衛(wèi)星。

通過(guò)分析雷達(dá)信號(hào)相位的差異和位移，可以測(cè)量冰面相對(duì)于衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)比較幾個(gè)測(cè)量值時(shí)，可以區(qū)分水平運(yùn)動(dòng)(當(dāng)冰流加速時(shí))和垂直運(yùn)動(dòng)(當(dāng)融水將上覆的冰向上推時(shí))。