光纤传感技术测量冰盖控制着冰的变形速度以及最终冰盖的流动速度

2021-07-26 14:57:37

剑桥大学研究人员领导的研究小组利用光纤传感技术对格陵兰冰盖的温度特性进行了最详细的测量。随着气候变化影响持续加速,该研究将有助于建立更精确的模型,以预测格陵兰冰盖的未来运动趋势。相关研究近日发表于《科学进展》。

自20世纪80年代以来,格陵兰冰盖的物质损失增加了6倍,其中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。为了确定冰是如何移动的,以及冰川内部的热力学过程,准确的冰温度测量必不可少。

冰盖表面的状况可以通过卫星或野外观测以一种相对简单的方式探测到。然而,要确定千米厚的冰盖底部正在发生什么,观察起来就困难得多。

该研究团队使用了一种新技术,将激光脉冲通过光纤电缆传输,从而获得了从冰盖表面一直到地下1000多米底部的详细的温度测量数据。该方法允许以深钻孔中安装的光纤电缆的整个长度来测量温度。其结果是获得了一个非常详细的温度剖面,它控制着冰的变形速度以及最终冰盖的流动速度。

该研究分析发现,温度剖面显示的温度分布更加不均,局部变形的地区会使冰变暖。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,但研究人员推测,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。研究人员表示,典型的传感方法只能在电缆上安装大约十二个传感器,因此测量的间隔非常大。但是使用光纤电缆,实际上整个电缆成为了传感器,可以从表面一直到底部进行精确的测量。

研究人员表示,该研究的数据描绘了一幅比当前理论和模型所预测的更加多样化的图景,温度受到冰带和不同类型的冰之间边界的变形的强烈影响,这表明当前许多模型都具有局限性。

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