Nat Geosci：南极冰架融化面积被严重低估！
近日《自然·地球科学》杂志发表最新文章，利用机器学习方法分析卫星图像，首次量化了南极冰架上的雪泥（融水和雪的混合物）分布，发现其面积与冰面湖泊相当，占总融水面积的57%。雪泥的存在不容忽视，它会降低冰架的粒雪空气含量，促进冰面湖泊形成，并改变冰架的能量平衡，最终加速冰架融化，增加崩塌风险。研究呼吁未来观测要将雪泥纳入融水计算，并改进气候模型以更准确地预测南极冰盖的未来变化。
长期以来，科学家们一直密切关注着南极冰架的融化情况，因为这与海平面上升和全球气候变化息息相关。此前的研究主要关注于冰面湖泊等可见融水形态，而忽略了“雪泥”的影响。雪泥在光谱特征上与冰面湖泊、积雪和蓝冰等其他地表类型非常相似，因此难以被准确识别和测量。
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雪泥（slush），就是雪和水的混合物，但它并非简单的雪水混合。新鲜的降雪是松散的雪花，随着时间推移，在压力和温度的影响下，雪花会逐渐破碎、融化、再冻结，最终形成密度更高的粒雪（firn）。粒雪内部有很多孔隙，这些孔隙中充满了空气。当气温上升，冰面开始融化，融水就会渗透到粒雪的孔隙中。如果融水量较少，不足以填满所有孔隙，就会形成雪泥。
近日《自然·地球科学》杂志发表最新文章，利用机器学习方法分析了2013年至2021年间Landsat 8卫星拍摄的南极冰架图像，首次对57个冰架上的雪泥和冰面湖泊面积进行了全面、定量的分析。
图2 2013-2021年各地区最大复合地表融水总面积
研究发现，在一月份（南极融水面积最大的月份），雪泥面积占南极冰架总融水面积的57%，与冰面湖泊面积大致相当。这意味着，以往仅关注冰面湖泊的研究可能大大低估了南极冰架上融水的真实范围。
研究还发现，雪泥在南极冰架上的分布存在明显的区域差异。东南极洲是雪泥的主要分布区域，占最大融水面积的43%—30%；而西南极洲是冰面湖泊的集中区域，分别占最大融水面积的46%—47%。
图3 选定冰架的每月（11月至2月）融水
雪泥的存在对冰架的稳定性具有多方面的影响：1）降低冰架的粒雪空气含量: 雪泥冻结后会形成不透水的冰层，导致冰架的粒雪空气含量降低，从而削弱冰架的结构强度，使其更容易受到融水的影响而发生崩塌。2）促进冰面湖泊的形成: 雪泥是冰面湖泊形成的前兆，当融水量超过粒雪的储存能力时，就会形成冰面湖泊。而冰面湖泊会加剧冰架的融化，甚至可能导致冰架崩塌。3）影响冰架的表面能量平衡: 雪泥和冰面湖泊的反射率低于周围的冰雪表面，会吸收更多的太阳辐射，从而加剧冰架的融化，形成正反馈机制。
这项研究提醒我们关注雪泥这一容易被忽视的融水形态。为了更准确地预测未来海平面上升的趋势，在未来的观测研究中，应将雪泥纳入南极冰架融水面积的计算中，并使用更先进的机器学习方法进行识别和测量，以获得更准确的结果。在区域气候模型中，应考虑雪泥和冰面湖泊对冰架表面能量平衡的影响，改进冰盖表面能量平衡模型，以更准确地预测未来南极冰盖的融化速度和海平面上升的幅度。
论文信息：Dell, R.L., Willis, I.C., Arnold, N.S. et al. Substantial contribution of slush to meltwater area across Antarctic ice shelves. Nat. Geosci. (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01466-6
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来源：地刊速览
