冰蓋運動的新發現丹?研究使???智能對格陵蘭島

格陵蘭島冰蓋面積巨大，幾乎占了北半球淡水總量的一半。然而地球上不斷升高的溫度正在導致其融化以及全球海平面的上升，因而冰蓋的運動受到密切監測。在2022年12月發表于《地球物理研究快報》的一項研究中，這組來自GEUS和哥本哈根大學尼爾斯·玻爾研究所的作者們使用廣泛的衛星測量，揭示了冰蓋的運動似乎和冰下的融水流動密切相關。使用人工智能，他們分析了冰的運動，其可以根據運動模式分為四類。“我們使用機器學習算法將年度時間序列分類為具有特征性的季節性模式，并將結果與氣候模型模擬的徑流進行比較。”作者們闡釋道。

根據該團隊的說法，在對同一地點的冰蓋運動為何會隨時間而變化的理解中，這些信息一直缺失，而這些是對于海平面上升等問題進行更精確氣候建模的重要知識。“有了大量衛星數據和人工智能，我們能夠識別和繪制冰蓋邊緣大片地區的一般季節性波動。不僅是一年的，還有若干年內的波動。”論文首席作者、GEUS高級研究員安妮·索佳德解釋說。“我們的研究因此提供了對冰下過程的間接觀察以及與融水的大尺度上的聯系。這種聯系對于了解未來的氣候變暖非常關鍵，在變暖情況下融水量會增加。”

當表面融水到達冰的底部時，其主要通過融化的通道流向冰蓋邊緣。該團隊發現，這些通道的設計， 亦稱冰川下排水路徑，會影響到上方冰的運動。如果充當排水系統的這些通道不能很好地將水引走，底部的壓力就會上升，從而減少冰與底部之間的摩擦。這繼而又會導致冰更快地向海洋移動。反之亦然，如果排水系統是有效的，冰的移動就會更慢。

索佳德指出， 這種排水系統并非是固定排列的有著特定大小的管道或渠道，而是在融化季節形成的通道。雖然融水可以將排水系統融化得更大，但冰流可以關閉系統。因此，排水系統可以在高效和低效之間交替。“這使我們在冰蓋不同位置發現了冰速的四種變化比如在融化季節中期，當融水充足時，速度可能會減慢，因為排水系統突然變得高效。或者系統仍然低效，處于高壓之下。所以速度與融水量是一致的。”

由此該團隊能夠觀察到一年中冰蓋上的冰以這種或那種方式移動的位置。通過這樣做，他們可以深入了解冰下正在發生的情形，并密切關注其每年的變化。“我們的發現有助于更好地理解冰蓋怎樣對更高的溫度和更多的融水做出響應，這可以幫助我們開發未來的氣候模型。”共同作者尼爾斯·玻爾研究所博士研究員戴拿·拉普說。

該團隊使用人工智能來檢測和分離數以千計的測量結果中的運動模式，這對于人類分析而言很快就變得難以處理。“這項研究中人工智能和大量的計算能力幫助我們看到了之前未被發現的模式和聯系。”共同作者尼爾斯·玻爾研究所教授克里斯汀·海德博格說。

“我們發現，單個冰川并沒有被歸類為一種類型，而其響應取決于排出融水的可用性，并且冰速的季節性模式在空間和時間上都有變化，無論是沿著單個冰川還是在相鄰冰川之間”，作者們寫道。“我們的結論是，對徑流響應的季節性模式為冰川下水文系統在徑流季節的演變提供了解釋依據。了解冰流對融水的響應及其與冰川下水文系統的聯系，對于了解冰蓋對未來氣候變暖的動態響應至關重要” 。