极地中心在东南极埃默里(Amery)冰架底部海洋冰研究方面取得最新进展
发布日期：2025-07-09 13:03:29
南极冰盖在全球气候变化过程中发挥着至关重要的作用，其沿岸冰架的稳定性是预测未来海平面变化的主要不确定来源之一。漂浮的冰架分布在南极洲75%的海岸线上，作为冰盖的主要物质输出通道与海洋之间有着重要的联系，其动态变化对于评估冰盖物质平衡及其对海平面上升的贡献至关重要。冰架主要由两种来源的大气冰组成：来自陆地冰盖流入的冰川冰和表面积累的降雪；此外，冰架底部通常还存在由海水冻结形成的海洋冰（marine ice）。海洋冰的吸积改变了冰架的厚度和底部结构，减少了冰架的净质量损失，并影响着冰流和冰架下方的海洋环流；同时，海洋冰还可以调节冰架应力场并抑制裂缝的产生与发展，从而影响冰架的稳定性。因此，准确描述冰架底部海洋冰的空间分布对于动态模拟冰架的演变和评估其不稳定性至关重要。
Amery冰架（以下简称AIS）是东南极最大的冰架，也是存在海洋冰冻结的典型冰架区域。早期研究利用卫星激光测高和机载冰雷达数据，通过假设静力平衡绘制了AIS底部海洋冰的分布图（Fricker 等，2001；doi：10.1029/2000GL012461）。随后澳大利亚AMISOR项目通过六个热水钻孔（AM01–AM06）研究了AIS的内部结构以及冰架底部与海洋之间的相互作用（Craven等，2014；doi：10.3189/2014JoG13J082）。然而，先前的反演或测量结果受到机载雷达探测能力和现场实验条件的限制，且缺乏后续观测，导致关于AIS底部海洋冰空间分布和厚度信息已然过时，已不能反映AIS底部海洋冰的现状。与此同时，随着全球变暖加剧，有必要对AIS底部的海洋冰状况进行新的评估。
最近中国极地研究中心（中国极地研究所）（以下简称“极地中心”）极地冰雪与气候变化研究所极地冰盖多圈层相互作用与气候变化研究团队联合同济大学测绘与地理信息学院等单位，在冰川学期刊Journal of Glaciology（以下简称JOG）上发表了一项关于AIS底部海洋冰厚度估计的研究论文。该研究利用中国南极科学考察队2015–2019年最新采集的机载探冰雷达数据，提供了AIS底部海洋冰空间分布和厚度的最新估计，这也是近20年来的首次绘制（图1）。
图1. 通过静力平衡方法估计的AIS底部海洋冰分布与厚度Hmar。黄色点表示AMISOR 项目中六个热水钻孔的位置（https://data.aad.gov.au/metadata/records/ASAC_1164）
研究利用从冰雷达数据中提取的上层大气冰厚度数据，结合卫星观测的表面高程信息，通过假设静力平衡来估算冰架底部的海洋冰厚度。然后，将静力平衡的结果与基于冰架质量守恒假设的海洋冰厚度估计结果进行比较，并进一步估算结果的误差。此外，还结合从现场钻孔获得的冰厚度数据来评估结果的可靠性（图2）。结果表明：在AIS西北部存在两条纵向分布的海洋冰吸积带（图1），这在空间上与早期Fricker 等（2001）的结果一致，但厚度有所增加（图2）。结果还显示了冰架中央有一层厚度超过30米的海洋冰，并且在冰架南端接地线下游存在零星的再冻结现象，这些地区在过去的研究中并未被关注到。新的海洋冰厚结果与早期结果之间的差异可能表明由冰架沿岸冰间湖活动和冰架下水团入侵所驱动的底部融化和冻结模式已发生改变，突显了这些冰-海相互作用变化正在影响冰架的稳定性。
图2. 在钻孔位置处，通过静力平衡方法估计的海洋冰厚度（上标‘HE’）及其误差范围（误差条），Fricker 等（2001）的估计结果（上标‘Fricker’），以及AMISOR项目的测量结果（上标‘Borehole’）
上述论文第一作者为极地中心与同济大学联合培养的博士研究生王丽娟，通讯作者为极地中心、上海交通大学海洋学院（双聘）唐学远研究员。另外，极地中心郭井学正高级工程师、李霖助理研究员、孙波研究员，同济大学乔刚教授、安璐教授，加州大学斯克利普斯海洋研究所Jamin S. Greenbaum博士，奥塔哥大学Christina Hulbe教授，德克萨斯大学奥斯汀分校Feras A. Habbal博士、Duncan A. Young副教授、Donald D. Blankenship教授，澳大利亚南极局Lenneke M. Jong高级研究员、Tas van Ommen高级研究员、Jason L. Roberts工程师共同参与了该项研究。
本研究得到了国家自然科学基金（编号：42276257、41941006和41876230）、澳大利亚南极局（编号：AAS 4346和AAS 4511）等项目的共同资助。
论文如下：
Wang L et al. (2025) Estimating marine ice thickness beneath the Amery Ice Shelf from airborne radio-echo sounding. Journal of Glaciology 71, e75, 1–15. https://doi.org/10.1017/jog.2025.42
来源：中国极地研究中心（中国极地研究所）
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