南极冰架所含的融水量是之前估计的两倍
雪泥(浸水的雪)在夏季高峰期占南极冰架上融水总量的一半以上，但区域气候模型却很少考虑到这一点。
剑桥大学领导的研究人员利用人工智能技术绘制了南极冰架上的雪泥地图，发现所有融水中 57% 都以雪泥的形式存在，其余的则存在于地表池塘和湖泊中。
随着气候变暖，冰架表面会形成更多融水。冰架是环绕南极洲的浮冰，可作为内陆冰川的支撑。融水增加会导致冰架不稳定或坍塌，进而导致海平面上升。
研究人员还发现，雪泥和积聚的融水导致的融水形成量是标准气候模型预测值的 2.8 倍，因为它吸收的太阳热量比冰雪多。该研究结果发表在《自然地球科学》杂志上，可能对冰架稳定性和海平面上升产生深远影响。
每年夏天，随着天气变暖，南极洲浮冰架表面都会积水。此前的研究表明，表面融水湖可能导致冰架断裂和坍塌，因为水的重量会导致冰弯曲或断裂。然而，雪泥对冰架稳定性的作用更难确定。
“我们可以使用卫星图像绘制南极大部分地区的融水湖，但绘制雪泥图却很困难，因为从卫星上看，它看起来像其他东西，比如云的阴影，”剑桥大学斯科特极地研究所 (SPRI) 的主要作者丽贝卡·戴尔博士说。“但使用机器学习技术，我们可以超越人眼所能看到的，更清楚地了解雪泥如何影响南极洲的冰层。”
剑桥大学的研究人员利用美国宇航局的 Landsat 8 卫星的光学数据，与科罗拉多大学博尔德分校和代尔夫特理工大学的研究人员合作，训练了一个机器学习模型，以获取 2013 年至 2021 年期间 57 个南极冰架的雪泥湖和融水湖的月度记录。
“机器学习让我们能够利用卫星提供的更多信息，因为它能够处理比人眼所能看到的更多的光波长，”戴尔说。“这让我们能够确定什么是雪泥，什么不是雪泥，然后我们可以训练机器学习模型，在整个大陆快速识别它。”
“我们感兴趣的是了解南极夏季有多少雪泥，以及它是如何随着时间的推移而变化的，”同样来自 SPRI 的共同作者 Ian Willis 教授说。
研究人员利用机器学习模型发现，在 1 月份南极洲夏季最热的时期，南极洲冰架上超过一半(57%)的融水都滞留在雪泥中，剩下的 43% 则滞留在融水湖中。
“这种雪泥从未在南极洲所有大型冰架上进行过大规模测绘，因此到目前为止，超过一半的地表融水都被忽略了，”戴尔说。“这对水力压裂过程具有潜在重要意义，因为融水的重量可以造成或扩大冰层裂缝。”
融水影响南极海岸线浮冰架的稳定性。随着气候变暖和南极洲融化速度加快，融水(无论是湖泊还是雪泥)都会进入冰裂缝，导致裂缝变大。这可能会导致冰架断裂，并可能导致脆弱的冰架坍塌，进而导致内陆冰川冰溢出海洋并导致海平面上升。
“由于雪泥比融水更坚硬，它不会像湖水那样造成水压裂缝，但在试图预测冰架是否会或如何崩塌时，我们绝对需要考虑这一点，”威利斯说。
除了雪泥对水压裂的潜在影响外，它还对融化速度有很大影响。由于雪泥和湖泊没有雪或冰那么白，它们会吸收更多的太阳热量，导致更多的融雪。目前，气候模型中没有考虑到这种额外的融化，这可能导致对冰盖融化和冰架稳定性的预测被低估。
“我很惊讶气候模型竟然如此不充分地考虑了融水的影响，”戴尔说。“作为科学家，我们的工作就是减少不确定性，所以我们总是希望改进我们的模型，让它们尽可能准确。”
“未来，南极洲目前没有水或雪泥的地方很可能会开始发生变化，”威利斯说。“随着气候持续变暖，更多的冰雪将融化，这可能会对冰层稳定性和海平面上升产生影响。”
这项研究得到了欧洲航天局和英国研究与创新局 (UKRI) 下属自然环境研究委员会 (NERC) 的部分支持。Rebecca Dell 是剑桥大学三一学院的研究员。
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