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利兹大学利用光纤出格陵兰冰盖最详细的图片

宋钰

2021-05-15 09:06:52

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“这项新技术提供了前所未有的能力来监测冰的变形，并预测它可能

科学家们利用一个光纤传感器深入一个钻孔，以获得迄今为止对格陵兰冰原冰特性的最详细测量。
随着气候变化的影响继续加速，他们的发现将被用于建立更精确的模型，以预测世界第二大冰盖的未来运动。
包括来自利兹的亚当·布斯博士在内的研究小组使用了一种新技术，通过光纤电缆传输激光脉冲，获得了从冰原表面一直到1000多米以下冰原底部的高度详细的冰属性测量数据。
与之前的研究不同，之前的研究使用的是相隔几十甚至几百米的独立传感器，而新方法允许通过安装在深钻孔中的光纤电缆的整个长度来测量冰的温度和结构。
“该技术的强大之处在于它能够同时测量温度和地震振动。”
亚当·布斯博士，应用地球物理学副教授
布斯博士是利兹大学地球与环境学院的地球物理学家，他利用缆绳记录了冰川的结构特性。
“光纤技术正在彻底改变我们感知冰属性的能力，”他说。“我研究过世界各地不同地点的地球物理数据，但我从未研究过如此详细的图像。
“这项新技术提供了前所未有的能力来监测冰的变形，并预测它可能如何演变。”
该技术的强大之处在于它能够同时测量温度和地震振动。当你把这些信息结合起来，你就能得到一个非常全面的冰川结构图片。”
自上世纪80年代以来，格陵兰冰盖的大规模损失增加了6倍，现在是全球海平面上升的最大单一原因。大约一半的损失来自于地表融水的径流，而另一半则是由快速流入海洋的冰川将冰直接排入海洋造成的。
这个部分由欧盟资助的研究小组能够汇编出一份非常详细的温度概况，而温度控制着冰的变形速度以及最终冰原的流动速度。
钻井冰川
为了安装电缆，科学家们必须先钻穿冰川。将电缆放入井眼后，研究小组在电缆中传输激光脉冲，然后记录下光在电缆中的散射畸变，该畸变随电缆因地震震动或温度变化而变形的情况而变化。
剑桥大学斯科特极地研究所的博士研究生罗伯特·劳是发表在《科学进展》杂志上的这篇研究论文的第一作者。
他说:“用典型的传感方法，我们只能在电缆上安装大约12个传感器，所以测量数据非常分散。
“但通过使用光纤电缆，基本上整个电缆变成了一个传感器，所以我们可以从表面一直到基座进行精确测量。”
以前，人们认为冰原的温度是平缓的梯度变化，表面最温暖的部分是太阳照射的地方，而在底部，当冰原磨过冰川下的地形向海洋移动时，地热能和摩擦力使冰原的温度升高。
相反，这项新的研究发现，温度分布要不规则得多，冰的变形会在冰川内部产生热量。这种变形主要集中在不同年代和类型的冰的边界处。
虽然这种变形的确切原因尚不清楚，但它可能是由于过去火山喷发时冰中的灰尘或穿透冰表面几百米以下的大裂缝造成的。
冰川层
研究人员在冰川中发现了三层冰。最厚的一层是由过去一万年形成的冰冷坚硬的冰组成的。
在下面，他们发现了上个冰河时代的旧冰，由于被困在冰中的灰尘，这些冰更软，更易变形。然而，最让研究人员吃惊的是冰川底部有一层超过70米厚的暖冰。
新的数据将允许研究人员改进他们的模型，即格陵兰冰盖目前如何移动，未来可能如何移动，以及这对全球海平面上升将意味着什么。
未来几年将在其他场址探索同样的好处:利兹的地下光学传感能力最近得到了扩大，光纤传感设备得到了国家生产力投资基金赠款的支持。