即使在地球最北端的冰川中，新發現也無所不在。新研究記錄了格陵蘭島週邊冰川從1890 年到2022 年的變化情況，研究人員利用衛星影像和獨特的歷史航空照片檔案，編制了迄今為止格陵蘭島外圍冰川最完整的圖景。

一項合作研究發現，格陵蘭島的外圍冰川正以前所未有的速度消退，21 世紀的消退速度是20 世紀的兩倍。這種與氣候變遷有關的快速變化是透過衛星和歷史空拍圖像相結合揭示出來的。

研究人員發現冰川退縮在21 世紀急劇加速

丹麥飛行員從開放式座艙飛機上收集的20 萬張格陵蘭海岸線照片之一。圖片來源：丹麥國家檔案館

美國西北大學和哥本哈根大學的一項研究發現，格陵蘭島數以千計的外圍冰川進入了一種新的、廣泛的快速消退狀態。

為了拼湊出冰川退縮的規模，研究團隊將衛星影像與格陵蘭島海岸線的歷史空拍照片結合。透過這些獨特的數據，研究人員記錄了過去130 年間格陵蘭1000 多條冰川長度的變化。

丹麥飛行員從開放式座艙飛機上收集的20 萬張格陵蘭海岸線照片之一。資料來源：丹麥國家檔案館

雖然格陵蘭島的冰川在上個世紀一直在消退，但在過去二十年裡，其消退速度迅速加快。根據美國和丹麥的多年合作研究，21 世紀的冰川退縮速度是20 世紀的兩倍。儘管格陵蘭島各地的氣候和地形特徵各不相同，但這些發現卻無所不在，甚至在地球最北端的冰川中也是如此。

這些發現強調了該地區對人類造成的氣候變遷所導致的氣溫上升的敏感度。這項研究最近發表在《自然-氣候變遷》雜誌上。

檔案中的格陵蘭海岸線空拍照片。為了建構格陵蘭島外圍冰川幾十年來的變化情況，研究人員對數千張紙質航空照片進行了數位化處理，這些照片是用敞篷飛機拍攝的，並收集了多顆衛星的圖像。圖片來源：Laura Larocca

這項研究的第一作者勞拉-拉羅卡（Laura Larocca）說：「我們的研究將格陵蘭島不同氣候帶的外圍冰川最近的退縮情況納入一個世紀的視角，並表明它們在21 世紀的退縮速度在一個世紀的時間尺度上基本上是前所未有的。唯一可能的主要例外是格陵蘭島東北部的冰川，那裡最近降雪量的增加可能會減緩冰川退縮的速度。”

研究發現，氣候變遷是冰川加速退縮的原因，格陵蘭島上的冰川對氣溫變化反應迅速。這凸顯了減緩全球暖化的重要性。”我們在未來幾十年的活動將極大地影響這些冰川。氣溫的每一點上升都非常重要，」拉羅卡說。

丹麥國家檔案館提供的格陵蘭海岸線空拍照片。為了建構格陵蘭島外圍冰川幾十年來的變化情況，研究人員對數千張紙質航空照片進行了數位化處理，這些照片是從敞篷飛機上拍攝的，並收集了來自多顆衛星的圖像。資料來源：Laura Larocca

獨特的數據收集方法

“這項研究的資深作者、西北大學的亞羅-阿克斯福德（Yarrow Axford）說：”這項工作基於對衛星圖像的大量分析和數千張歷史航拍照片的數位化–其中一些照片是在早期的格陵蘭島測繪探險中用敞篷飛機拍攝的。這些舊照片將資料集延伸到了衛星時代之前，當時對冰凍圈的廣泛觀測非常罕見。我們現在可以提供數百條冰川的長期記錄，這非常了不起，終於讓我們有機會記錄整個格陵蘭島一個多世紀以來冰川對氣候變遷的反應。

阿克斯福德是西北大學溫伯格藝術與科學學院的威廉-德林地質科學教授。研究開始時，拉羅卡還是阿克斯福德實驗室的博士候選人。現在，她是北亞利桑那大學的NOAA 氣候與全球變遷博士後研究員。她將於2024年1月加入亞利桑那州立大學海洋未來學院，擔任助理教授。

丹麥國家檔案館提供的格陵蘭海岸線空拍照片。為了建構格陵蘭島外圍冰川幾十年來的變化情況，研究人員對數千張紙質航空照片進行了數位化處理，這些照片是從敞篷飛機上拍攝的，並收集了來自多顆衛星的圖像。資料來源：Laura Larocca

關注邊緣冰川

雖然氣候變遷對格陵蘭島的影響研究得非常透徹，但大多數研究人員都把重點放在了覆蓋格陵蘭島約80% 面積的格陵蘭冰原上。但是，格陵蘭外圍冰川的波動–這些有別於冰原的較小冰塊點綴在格陵蘭的海岸線上–卻沒有得到廣泛的記錄，部分原因是缺乏觀測數據。

在1970 年代地球觀測衛星發射之前，研究人員並不完全了解溫度變化如何影響格陵蘭的冰川。廣泛而詳細的觀測記錄根本不存在–研究人員是這麼認為的。大約15 年前，人們在哥本哈根郊外的一座城堡中重新發現了格陵蘭海岸線被遺忘已久的空拍照片，從而取得了突破性進展。這些照片現存於丹麥國家檔案館，研究報告的資深作者、哥本哈根大學助理教授安德斯-比約克（Anders Bjørk）利用這些照片開始建構冰川的歷史。

拉羅卡說：『從20世紀30年代開始，身著北極熊毛皮服裝的丹麥飛行員開始對格陵蘭島進行空中測繪，最終收集了20多萬張格陵蘭島海岸線的照片。”他們還無意中捕捉到了格陵蘭外圍冰川的狀況。

西北大學研究人員在實地考察期間拍攝的格陵蘭島照片。圖片來源：Laura Larocca

數據處理的巨大努力

在先前的研究中，比約克和他的合作者對照片進行了數位化和分析，研究了格陵蘭島東南、西北和東北地區的361個冰川。在新的研究中，拉羅卡、阿克斯福德及其團隊增加了南部、北部和西部地區821 個冰川的記錄，並將比約克的記錄擴展到了今天。

作為這項工作的一部分，研究小組對數千張紙質航空照片進行了數位化處理，這些照片是用敞篷飛機拍攝的，並從多顆衛星上收集了圖像。研究人員還消除了地形失真，並使用地理參考技術將照片置於地球上的正確位置。

“確實沒有任何自動化流程可以將所有這些照片數位化，”2018 年開始該專案的Larocca 說。”這樣一個專案需要很多人和大量的手工勞動來掃描和數位化所有這些模擬航空照片。然後，在進行測量之前，我們必須做大量的預處理工作。”

西北大學研究人員在實地考察期間拍攝的現今格陵蘭島的照片。圖片來源：Laura Larocca

歷史線索和最新發現

拉羅卡、阿克斯福德和他們的團隊也利用隱藏在地形中的線索，將記錄延伸到更遠的年代。當冰川變大然後消退時，會留下末端冰磧（冰川搬運和沈積的沉積物，通常呈現長脊狀）。在1930 年代初飛行員拍攝第一張飛越照片之前，研究人員透過定位這些冰磧，繪製出了更早的冰川範圍圖。

拉羅卡、阿克斯福德及其團隊也以20 世紀晚期的圖像為基準，計算了冰川在過去20 年中損失的長度百分比。他們發現，格陵蘭島南部的冰川平均減少了18% 的長度，而其他地區的冰川在過去20 年中減少了5-10% 的長度。

冰川融化的更廣泛影響

隨著全球氣溫升高，更了解這些冰川融化將如何影響海平面上升和淡水的可靠來源變得比以往任何時候都更加迫切。

「外圍冰川只佔格陵蘭島冰蓋總面積的4%，但卻佔該島目前冰雪流失量的14%，比例過大，」拉羅卡說：「如果從全球範圍來看所有不同於格陵蘭和南極冰原的冰川，它們在過去二十年中造成的海平面上升約佔觀測值的21%。因此，這些較小的冰塊是海平面問題的重要組成部分。全世界數以百萬計的人也依靠冰川來獲取淡水、農業和水電。我們在未來幾年所做的選擇將對我們損失多少冰雪產生巨大影響」。