CryoSat揭示了巨大的冰川湖下的惊人潮起潮落

南极冰原底部隐藏着绵延数千米的冰层，看不见湖泊和溪流。这种地下融水影响冰盖流向海洋的速度。利用来自ESA的CryoSat卫星的十年测高数据，科学家们意外地发现了Thwaites冰川下的湖泊是如何快速地排水和补给的。

冰底部的融水不仅是冰在基岩上流动时摩擦加热的结果，而且还来自基岩下面的热量（称为地热）。极难获得南极地热通量的测量值，并且各种当前估算值之间存在很大差异。

因此，冰下的融水可以指示基岩的状态和地热通量的程度。这很重要，因为它们都会影响冰流向海洋的速度。

当这种基础融化水到达海洋时，它会形成漂浮的融化水羽流，从而推动冰下循环，使温暖的深层海水与冰接触，并使冰融化得更多。

尽管这种冰川下的网络被几千米厚的冰所掩盖，但深处下方的融水运动却在冰面上造成微小的运动，值得注意的是，可以从太空进行探测和监测。

最近发表在地球物理研究快报上的一篇论文描述了如何利用雷达测高仪的十年来揭示Thwaites冰川下四个冰河湖泊的网络。

Thwaites宽约120公里，是地球上最大的冰川，也是南极洲最脆弱的冰川之一。因此，通过英国国家环境研究委员会NERC /美国国家科学基金会（NSF）International Thwaites Glacier Collaboration和ESA的4D南极洲项目，它成为许多国际研究的主题。

Thwaites宽约120公里，是地球上最大的冰川，也是南极洲最脆弱的冰川之一。哥白尼前哨2号（Copernicus Sentinel-2）于2020年11月26日在这里拍摄，很难想象冰底深处的情况。南极冰原底部隐藏着绵延数千米的冰层，看不见湖泊和溪流。

ESA的地球观测科学部负责人迭戈·费尔南德斯（Diego Fernandez）并负责4D南极洲项目的监督。在冰下环境中进行表面熔化的过程。

“这肯定会为建立强大的科学基础做出贡献，将来可以在此基础上开发南极洲的Digital Twin。”

利用来自ESA的CryoSat卫星的10多年的测高数据，科学家发现Thwaites下方的湖泊（其中最大的湖泊长达40多公里）在2013年和2017年迅速流失。

从未在Thwaites领导下进行过这种重复排水的记录。

科学家估计，排水速度达到每秒约500立方米的峰值，这可能是该地区冰河湖泊中有史以来最大的融化水流出。

这个峰值速度比英格兰的泰晤士河平均排放到北海的速度快八倍。

ESA的Earth Explorer CryoSat任务致力于精确监控极地海洋中漂浮的海洋冰层厚度的变化以及格陵兰岛和南极洲覆盖的巨大冰原厚度的变化。

英国爱丁堡大学的主要作者乔治·马尔奇克（George Malczyk）说：“我们使用CryoSat展示了2013年上次排水事件发生仅四年之后的一段湖泊活动。

“但是第二次排水事件的有趣之处在于它与第一次排水有何不同，水的输送速度更快，排水量也增加了。我们的观察结果表明，这两个事件之间的冰下系统可能存在重大变化。”

在2013年至2017年之间，科学家们可以看到这些湖泊已恢复生机。

将这些观测结果与通过基础通道网络流入湖泊的基础融化水联系起来，首次得出了冰盖底部融化速率的估算值。通过将这些速率与建模估算值进行比较，科学家们能够证明模型低估了Thwaites地区该区域的基础融化率近150％。

这些发现将有助于评估和约束模型，进而改善冰盖系统的表示，并更好地预测其演化。

同样来自爱丁堡大学的Noel Gourmelen说：“冰盖下发生的事情对于它如何对南极洲周围的大气和海洋变化做出反应至关重要，但由于数千米的冰使它看不见，这使它成为冰原。很难观察。

“水的这种流动使我们对水在哪里以及水在系统中移动的数量和速度有一个大致了解。这共同是有关冰下环境性质和冰盖下水文网络过程的关键信息。这些发现提供了关键信息，可以帮助我们预测冰盖在应对气候变化时如何增加海平面。

计划于2027年发射的哥白尼极地冰雪地形高度计CRISTAL，将首次携带双频雷达高度计和微波辐射计，用于测量和监测覆盖在积雪上的海冰厚度深度和冰盖高程。这些数据将支持极地海洋活动，并有助于更好地了解气候过程。CRISTAL还将支持与沿海和内陆水域有关的应用，以及提供海洋地形的观测。

“能够长时间从太空监视这些偏远地区非常重要。因此，计划中的CRISTAL任务至关重要，这是欧洲哥白尼计划扩展计划的一部分。这将确保当前从太空研究整个冰盖的能力的连续性和扩展性。”

Fernandez博士补充说：“通过这项活动，我们希望为NERC / NSF国际Thwaites冰川合作组织和EU极地集群所做的科学努力做出贡献，以更好地理解和预测影响极地的巨大变化。只有通过在欧洲和国际范围内的科学合作，我们才能集体应对我们所面临的重大科学和社会挑战。”

参考：重复G. Malczyk，N。Gourmelen，D。Goldberg，J。Wuite和T. Nagler的冰川下湖泊排水和塞威特斯冰川下方的填充，2020年11月9日，地球物理研究快报。DOI：
10.1029 / 2020GL089658