全球变热，3D雷达扫描为阿拉斯加冰川“做个体检”

阿拉斯加最具标志性的冰川之一马拉斯皮纳冰川的详尽“身体扫描”展示，其主体位于海平面以下，假如海岸屏障被侵蚀，可能会被答应海水进进的通道侵蚀。这使得冰川比以前认为的更轻易受到海水进侵，并可能导致冰川退缩的速度比推测的更快。

亚利桑那大学研究人员在《地球物理研究杂志》上发表的这一发现强调了一个非常大的冰川系统的脆弱性，该系统可能导致大量冰和国家公园治理局土地的缺失，并将对全球海平面上升产生可测量的影响。

“这座冰川的缺失可能是本世纪阿拉斯加冰川最大的冰缺失。”该研究的主要作者、乌里佐纳地球科学系的博士生布兰登·托伯说。

托伯说，马拉斯皮纳冰川是一个永久冻土区，地表下有纯冰，面对全球气温的上升，该地区正在“消失”。永久冻土是指在两年或两年以上的时间里保持冻结的地面。

托伯说：“随着海岸屏障的侵蚀，主要是通过冰崖的坍塌，海水最终可能会进进冰川。一旦它到达冰川前部，它可能会更快地熔化冰，并引发冰川退缩。”

马拉斯皮纳形成了一个位于阿拉斯加东南部海岸的宽广冰盖，是世界上最大的山前冰川，这种冰川从陡峭的山脉流到宽广的平原上，基本上形成了一块“冰饼”，从圣埃利亚斯山脉溢出到宽广的海岸平原上。一道薄薄的陆地屏障将冰川与阿拉斯加湾相对温热的水域隔开。历史卫星图像展示，在过往的几十年里，这些水体随着时间的推移而扩大，在冰川正前方形成了一个泻湖系统。

托伯说，传统上，研究人员依靠数学模型来测量冰川厚度，但他们正确推测冰川厚度的能力差异很大。这些模型通常依靠测量冰川在地表上移动的速度来推测冰川的深度，类似于使用河流的水流速度来了解冰川的深度和河床外形。

托伯说：“我们知道阿拉斯加的冰川在许多地方正在迅速熔化和变薄，但我们不知道它们有多厚，因此我们无法正确推测未来的质量缺失。假如我们不知道厚度和床层地形，我们就无法正确地模拟它们未来的演变。”

为了更好地了解马拉斯皮纳的未来，研究人员需要对其外形和厚度进行详尽的“身体扫描”。为了做到这一点，托伯的研究小组使用了亚利桑那州无线电回声测深仪（ARES），这是一种由杰克·霍尔特团队设计和建造的仪器，他是乌里佐纳月球和行星实验室和地球科学系的教授，也是该论文的合著者之一。霍尔特的研究小组专门使用地球物理研究方法，主要是雷达，来研究地球和火星的特征。

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ARES是作为“冰桥行动”（Operation IceBridge）的一部分安装在飞机上的，这是一项NASA资助的任务，其任务是测量2009年至2021期间格陵兰、阿拉斯加和南极洲冰川、海冰和冰盖厚度的年转变。

当这架飞机在宽广的冰原中穿行时，它的探冰雷达对冰川进行了“X射线扫描”，从而对冰川和下面的基岩进行了全面的“3D身体扫描”。测量结果展示，马拉斯皮纳冰川大部分位于海平面以下，在其河床处被多条通道切割，这些通道从冰川与海岸交汇处向圣埃利亚斯山脉的源头延伸至少21英里。

研究人员在论文中写道，冰川相对于海平面的位置和海岸屏障的继续丧失，可能为海水沿着这些通道进进冰川床的大片区域提供了途径。假设这会导致大规模的冰块脱落和冰川退缩，研究人员得出结论，马拉斯皮纳有可能为海洋奉献560立方公里（134立方英里）的冰。换句话说，仅马拉斯皮纳一地就可以使全球海平面上升1.4毫米，或略低于1/16英寸。

托伯说：“这听起来可能不算多，但从长远来看，所有阿拉斯加冰川每年加起来对全球海平面上升的奉献约为0.2毫米，这一速度超过了除格陵兰和南极冰盖外的地球上所有其他冰川区。”

托伯的团队表达，这项研究使马拉斯皮纳冰川成为阿拉斯加雷达测绘最广泛的冰川。虽然世界其他地区的冰川已经被绘制到了类似的细节水平，但阿拉斯加的冰川却无法正确测量，因为它们由所谓的温带或“温热”冰组成。

托伯说：“冰川的裂缝中经常有水，这使得雷达能量很难到达冰川床并返回仪器。”

征服这一挑战是建立ARES的部分动机。雷达扫描展示，冰川学模型高估了马拉斯皮纳的体积超过30%。尽管如此，这座冰川的中心厚度刚刚超过半英里，其体积是瑞士阿尔卑斯山所有冰川总体积的10倍。

托伯说：“我们可以推断，这些通道，即冰川下的大槽，正在引导从海岸流出的融水。”

在过往的几十年里，看察到的马拉斯皮纳前陆上宽广的泻湖在很大程度上提醒了包括霍尔特在内的一组研究人员，马拉斯皮纳冰川前的海岸屏障正在消失，这引发了人们对冰川稳定性的质疑。该团队由美国亚利桑那州大学、阿拉斯加大学费尔班克斯分校、蒙大拿大学和国家公园治理局的研究人员组成，获得了国家科学基金会的资助，以进一步调查世界上最大的山前冰川的潜在消亡。

Sydney Mooneyam是这篇论文的合著者，毕业于UArizona地理、发展与环境学院，他在陆地卫星拍摄的大约50年的图像中绘制了马拉斯皮纳前沿宽广的泻湖地图，陆地卫星是一系列为研究和监测地球陆地而发射的地球看测卫星。

托伯说，关注马拉斯皮纳冰川的另一个动机是，它位于美国最大的国家公园兰格尔圣埃利亚斯国家公园和保护区。依据国家公园治理局的数据，它占地1320万英亩，比黄石国家公园、约塞米蒂国家公园和瑞士的总和还要大。

托伯说：“马拉斯皮纳的潜在缺失和阿拉斯加海岸线新海湾的开放可能是本世纪美国最大的景看转变，这可能导致多达500平方英里的公园土地的缺失。”