3D雷达扫描提供有关阿拉斯加标志性冰川威胁的线索

对阿拉斯加最具标志性的冰川之一马拉斯皮纳冰川进行的详细“身体扫描”显示，如果其沿海屏障受到侵蚀，其大部分位于海平面以下，并且被可能允许海水进入的渠道所削弱。这使得冰川比以前想象的更容易受到海水入侵的影响，并可能导致其退缩速度比预测的要快。

亚利桑那大学研究人员在《地球物理研究杂志》上发表的研究结果强调了一个非常大的冰川系统的脆弱性，这可能导致大量冰和国家公园管理局土地的损失，并将为全球海平面上升做出贡献。

“这个冰川的损失可能是本世纪阿拉斯加冰川最大的冰损失，”主要研究作者，UArizona地球科学系的博士生Brandon Tober说。

托伯说，马拉斯皮纳冰川(Malaspina Glacier)前面的区域是一个永久冻土区，地表下有纯冰，面对全球气温上升，该地区正在“消磨”。永久冻土是指冻结两年或更长时间的地面。

“随着这个沿海屏障被侵蚀并让位于大型泻湖，主要是通过冰崖的坍塌，海水最终可能会进入冰川，”托伯说。“一旦它到达冰川的前方，它可能会更快地融化冰层，并开始冰川的退缩。

马拉斯皮纳形成一个位于阿拉斯加东南部海岸的广阔冰盖，是世界上最大的山麓冰川，这种冰川从陡峭的山脉流向广阔的平原，基本上形成了一个“冰饼”，从圣伊莱亚斯山脉溢出到广阔的沿海平原。一道薄薄的陆地屏障将冰川与阿拉斯加湾相对温暖的水域隔开。历史卫星图像显示，这些水体随着时间的推移而扩大，在过去几十年中形成了一个直接位于冰川正前方的泻湖系统。

Tober说，传统上，研究人员依靠数学模型来测量冰川的厚度，但他们准确预测冰川厚度的能力差异很大。这些模型通常依赖于测量冰川在地表移动的速度来预测冰川的深度，类似于使用河流的水流速来深入了解其深度和河床形状的方式。

“我们知道阿拉斯加的冰川在许多地方正在迅速融化和变薄，但我们无法准确知道它们的厚度，因此我们无法准确预测未来的质量损失，”托伯说。“如果我们不知道厚度和床的地形，我们就无法准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，研究人员需要对其形状和厚度进行详细的“身体扫描”。为此，Tober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Jack Holt领导的团队设计和制造的仪器，Jack Holt是UArizona月球和行星实验室和地球科学系的教授，也是该论文的共同作者之一。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。

作为“冰桥行动”的一部分，ARES安装在飞机上，该任务的任务是测量2009年至2021年间格陵兰岛，阿拉斯加和南极洲的冰川，海冰和冰盖厚度的年度变化。

当飞机在广阔冰冷的广阔土地上纵横交错时，其穿冰雷达对冰川进行了“X射线”，从而对冰川和下层基岩进行了全面的“3D身体扫描”。测量结果显示，马拉斯皮纳冰川在很大程度上位于海平面以下，其河床被几条通道切割，这些通道从冰川与海岸相遇的地方向圣伊莱亚斯山脉的源头延伸至少21英里。

研究人员在他们的论文中写道，冰川相对于海平面的位置及其沿海屏障的持续丧失可能为海水沿着这些通道进入冰川床的大面积区域提供途径。假设这导致冰块的大规模脱落和冰川的退缩，研究人员得出结论，马拉斯皮纳有可能向海洋贡献560立方公里或134立方英里的冰。换句话说，仅马拉斯皮纳就可以使全球海平面上升1.4毫米，或略低于1/16英寸。

“这听起来可能不多，但从这个角度来看，所有阿拉斯加冰川每年对全球海平面上升的贡献约为0.2毫米 - 这一速度超过了地球上除格陵兰岛和南极冰盖以外的所有其他冰川地区，”托伯说。

根据Tober的团队的说法，这项研究使马拉斯皮纳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绘制到类似的细节水平，但它们的阿拉斯加同行却没有进行准确的测量，因为它们由所谓的温带或“温暖”冰组成。

“冰川的裂缝中经常有水，这使得很难将雷达能量传输到冰川床并返回仪器，”托伯说。

克服这一挑战是建立ARES的动力之一。

雷达扫描显示，冰川模型高估了马拉斯皮纳的体积超过30%。尽管如此，冰川的中心厚度刚刚超过半英里，拥有瑞士阿尔卑斯山所有冰川总体积的10倍。

“我们可以推测，这些通道，冰川下方的大槽，正在引导从海岸出来的融水，”托伯说。

在过去的几十年里，马拉斯皮纳前陆观察到的泻湖广阔，这在很大程度上提醒了包括霍尔特在内的一组研究人员，马拉斯皮纳冰川前面的沿海屏障正在消瘦，引发了对冰川稳定性的质疑。该团队由来自UArizona，阿拉斯加费尔班克斯大学，蒙大拿大学和国家公园管理局的研究人员组成，获得了美国国家科学基金会的资助，以进一步调查世界上最大的山麓冰川的潜在消亡。

悉尼·穆尼厄姆(Sydney Mooneyham)是本文的合著者，毕业于UArizona地理，发展与环境学院，在Landsat拍摄的大约50年的图像中，绘制了马拉斯皮纳前陆泻湖的广阔范围，Landsat是一系列地球观测卫星，用于研究和监测地球的陆地。

托伯说，关注马拉斯皮纳冰川的另一个动机来自这样一个事实，即它位于美国最大的国家公园弗兰格尔圣伊莱亚斯国家公园和保护区。根据国家公园管理局的数据，它占地 13 万英亩，比黄石国家公园、优胜美地国家公园和瑞士国家的总和还要大。

“马拉斯皮纳的潜在损失和阿拉斯加海岸线新海湾的开放可能是我们在本世纪可能目睹的美国最大的景观转变，”托伯说，“它可能导致损失多达500平方英里的公园土地。

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