美国宇航局太空激光以惊人的精度绘制南极洲的融水湖图

从上面看,南极冰盖可能看起来像一个平静的、永久的冰毯,已经覆盖了南极洲数百万年(www.Loufei.cn)。但冰盖最厚处可能有数千米深,它隐藏着数百个融水湖,其底部与大陆基岩相接。在地表深处,其中一些湖泊通过最终流入海洋的水道系统不断填充和排水。

现在,借助 NASA 有史以来在太空中飞行的最先进的地球观测激光仪器,科学家们改进了他们对南极西部冰盖下这些隐藏湖泊系统的地图,并发现了另外两个活跃的冰下湖泊。

这项新研究为从太空发现新的冰下湖泊以及评估这种隐藏的管道系统如何影响冰滑入南大洋的速度提供了重要的见解,增加了可能改变其循环和生态系统的淡水。

美国宇航局的冰、云和陆地高程卫星 2 号或 ICESat-2使科学家能够精确绘制冰下湖泊的地图。卫星测量冰面的高度,尽管冰面的厚度很大,但随着冰盖下湖泊的填满或排空,它会上升或下降。

数以百计的融水湖深藏在南极洲广阔的冰盖之下。凭借强大的太空激光高度计系统,美国宇航局的冰云和陆地高程卫星 2 (ICESat-2) 正在帮助科学家“看到”冰下。

该研究于7 月 7日发表在《地球物理研究快报》上,整合了 ICESat-2 的前身、最初的 ICESat 任务以及欧洲航天局专门用于监测极地冰层厚度的卫星 CryoSat-2 的高度数据。

几十年来,南极冰盖下的水文系统一直是个谜。这种情况在 2007 年开始发生变化,当时加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的冰川学家海伦阿曼达弗里克取得了一项突破,帮助更新了对南极洲冰下湖泊的经典理解。

使用2007 年原始ICESat 的数据,弗里克首次发现在南极洲快速流动的冰流下,整个湖泊网络相互连接,随着时间的推移积极地填充和排水。以前,这些湖泊被认为是静态地保持融水,没有填充和排水。

助理教授马修·西格弗里德(Matthew Siegfried)说:“在冰床界面发现了这些相互连接的湖泊系统,它们使水四处流动,对冰川学、微生物学和海洋学产生了所有这些影响——这是 ICESat 任务的重大发现。”科罗拉多州戈尔登市科罗拉多矿业学院地球物理学博士和这项新研究的首席研究员。“ICESat-2就像使用ICESat后戴上眼镜,数据精度如此之高,我们真的可以开始在地表绘制湖泊边界了。”

科学家们假设南极洲的冰下水交换是由多种因素造成的,包括上面冰块的巨大重量所施加的压力波动、冰盖床和下面的岩石之间的摩擦,以及来自冰层的热量。下面的地球被冰的厚度绝缘。这与格陵兰冰盖形成鲜明对比,在那里,冰床处的湖泊充满了通过表面裂缝和孔洞排出的融水。

为了利用卫星数据研究冰下湖泊更频繁地充填和排水的区域,齐格弗里德与弗里克合作,弗里克在设计 ICESat-2 任务从太空观察极地冰的方式方面发挥了关键作用。

Siegfried 和 Fricker 的新研究表明,自最初的 ICESat 任务开始测量冰盖表面的海拔变化以来,包括位于南极洲西部 Mercer 和 Whillans 冰流下的 Conway 和 Mercer 湖在内的一组湖泊正在经历第三次排水期在 2003 年。两个新发现的湖泊也位于该地区。

除了提供重要数据外,该研究还表明,随着水进入和离开水库,湖泊的轮廓或边界会逐渐发生变化。

“我们真的在绘制出此时存在的任何高度异常,”齐格弗里德说。“如果有湖泊填满和排水,我们将用 ICESat-2 检测它们。”

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