衛星雷達資料顯示，大量海水侵入南極洲思韋茨冰川下方，導致冰面上升和下降。由加州大學歐文分校研究人員領導的冰川學家小組利用高解析度衛星雷達數據，發現了溫暖高壓海水侵入南極洲西部思韋茨冰川接地冰層下數公里處的證據。這個冰川經常被稱為”末日冰川”，因為它在潛在的全球海平面上升中起著至關重要的作用，而海平面上升將為全世界帶來災難性的影響。

由加州大學歐文分校冰川學家領導的研究團隊利用衛星雷達資料重建了南極洲西部Thwaites冰川下幾公里處接地帶湧動的暖海水的影響。這項研究是發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上的一篇論文的主題，它將幫助氣候建模人員更精確地預測全球海洋末端冰川融化導致的海平面上升。圖片來源：NASA/James Yungel

這個綽號反映了該冰川的巨大規模及其顯著的融化速度，科學家認為，如果冰川坍塌或完全融化，將大大加劇海平面的上升。

加州大學歐文分校領導的研究小組表示，海水與冰川之間的廣泛接觸–這一過程在整個南極洲和格陵蘭島都得到了複製–導致了”劇烈的融化”，可能需要重新評估全球海平面上升的預測。他們的研究發表在5月20日的《美國國家科學院院刊》、

數據和觀察結果

冰川學家依賴的是芬蘭的ICEYE 商業衛星任務在2023 年3 月至6 月期間收集的數據。 ICEYE 衛星組成了一個”星座”，在環繞地球的極地軌道上，利用InSAR（干涉儀合成孔徑雷達）持續監測地球表面的變化。航天器在一個確定的小區域內多次飛行，可獲得平滑的數據結果。在這項研究中，它顯示了思韋茨冰川的上升、下降和彎曲。

“這些ICEYE 數據提供了一系列與潮汐週期密切相關的長期日常觀測數據，」領銜作者、加州大學歐文分校地球系統科學教授Eric Rignot 說。 “過去，我們只有一些零星的數據，僅憑這些觀測數據很難弄清楚發生了什麼。當我們有了連續的時間序列，並將其與潮汐週期進行比較時，我們看到海水在漲潮時湧進入，然後退去，有時會進入冰川下面更深的地方並被困住。

由ICEYE 合成孔徑雷達(SAR) 星座根據2023 年5 月11、12 和13 日所取得的影像所記錄的南極洲西部思韋茨冰川潮汐運動三維視圖截圖。等高線水平為間隔50 公尺的冰床地形等高線。每個干涉條紋顏色週期的相位變化為360 度，相當於冰面視距位移1.65 公分。干涉圖疊加在2023 年2 月所取得的大地遙感衛星9 號影像上。在這項研究中，我們發現潮汐撓曲的極限在潮汐週期中以千米為單位變化，這表明加壓海水能夠侵入接地冰下數千米，並與冰川底部進行劇烈的熱交換。在螢幕的右側，一個單獨的牛眼圖案顯示海水入侵在保護脊外又傳播了6 公里，表明在南極洲的這一關鍵區域，冰川仍在以每年一公里的速度後退。圖片來源：Eric Rignot / 加州大學歐文分校

先進的衛星觀測

共同作者、ICEYE 分析總監 Michael Wollersheim（Michael Wollersheim）表示：「到目前為止，我們還無法對自然界中一些最具活力的過程進行足夠詳細或高頻率的觀測，以了解這些過程並為其建模。

里格諾特說，這個計畫幫助他和他的同事們更了解海水在思韋茨冰川底部的行為。他說，從冰原底部湧入的海水，加上地熱通量和摩擦產生的淡水，不斷積聚，”必須流向某個地方”。水透過天然管道分佈或匯集到空洞中，產生足夠的壓力使冰原升高。 “有些地方的水幾乎達到了上覆冰的壓力，所以只需要再多一點壓力就能把冰推上去。”水受到的擠壓足以頂起半英里多的​​冰柱”。

這可不是普通的海水。幾十年來，里格諾特和他的同事一直在收集氣候變遷對洋流影響的證據，洋流將較暖的海水推向南極洲和其他極地冰區的海岸。極圈深層海水含鹽量高，冰點較低。淡水的冰點為零攝氏度，而鹹水的冰點為零下兩度，這一微小的差異足以導致研究中發現的基底冰的”劇烈融化”。

對海平面上升的影響與未來研究

論文合著者、加拿大安大略省滑鐵盧大學環境學院教授克里斯蒂娜-道（Christine Dow）說：”斯韋思是南極最不穩定的地方，相當於海平面上升了60 厘米。令人擔憂的是，我們低估了冰川的變化速度，這將為世界各地的沿海社區帶來毀滅性的影響。

里格諾特說，他希望並期待這個計畫的成果能推動對南極冰川下條件的進一步研究、涉及自主機器人的展覽以及更多的衛星觀測。

他說：「科學界對前往這些偏遠的極地地區收集數據和建立我們對正在發生的事情的理解充滿熱情，但資金卻滯後。我們在2024 年的實際美元預算與20 世紀90 年代相同。我們需要壯大冰川學家和物理海洋學家群體，以儘早解決這些觀測問題，但現在我們還在穿著網球鞋攀登珠穆朗瑪峰。

結論和對建模的影響

同時也是美國太空總署噴射推進實驗室（JPL）高級專案科學家的里格諾特說，從近期來看，這項研究將為冰蓋建模界帶來持久的好處。

他說：「如果我們將這種海洋與冰的相互作用納入冰蓋模型，我希望我們能夠更好地再現過去四分之一世紀發生的事情，這將提高我們預測的可信度。如果我們能加入我們在論文中概述的這個過程（目前大多數模型都不包含這個過程），那麼模型重建應該能更好地匹配觀測結果。勝利。

道補充說：”目前，我們還沒有足夠的資訊來確定海水入侵不可逆轉的時間。透過改進模型並將研究重點放在這些關鍵的冰川上，我們將努力把這些數字至少精確到幾十年而不是幾百年。

編譯來源：ScitechDaily