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近日，精密測量院江利明研究團隊聯合英國謝菲爾德大學、美國達特茅斯學院及英國杜倫大學等國際科研機構，基于高分辨率遙感數據和ISSM冰流模型，成功重建并深入解析了格陵蘭雅各布港冰川（Jakobshavn Isbr?，亦稱Sermeq Kujalleq）在2016至2022年間的動力學變化及其驅動機制。研究揭示了冰川末端退縮、冰厚變化及冰下水文過程對冰流速變化的復雜影響，顯著提升了冰川動力學模型在格陵蘭冰蓋未來演化及全球海平面上升預測中的適用性。該研究成果近日發表在國際知名期刊《地球物理研究通訊》（Geophysical Research Letters）上, 由Nature lndex收錄。
格陵蘭冰蓋（GrIS）是全球第二大冰體，通過溢出冰川向海洋輸送冰量，在全球海平面變化中起著關鍵作用。觀測和數值模擬表明，格陵蘭冰川的退縮與加速已導致冰蓋質量損失加劇，自20世紀末以來，該過程已貢獻了格陵蘭總質量損失的66±8%，相當于全球海平面上升約9.1毫米。然而，溢出冰川的運動機制極其復雜，受冰川末端退縮、冰厚變化、基底摩擦和冰下水文過程等多重因素調控，如何準確模擬這些關鍵過程是冰川動力學研究的核心挑戰之一。研究團隊利用高時空分辨率遙感數據，提取雅各布港冰川的末端位置變化，并結合多種冰流關鍵過程的遙感監測產品，采用ISSM冰流模型，對2016至2022年間的季節性和年際變化進行精細建模。
圖 a-e 為模擬與觀測冰流速的對比及控制實驗，圖 f-h 為兩者差異，圖 i-k 為 0-40 km 范圍內的對比分析
研究發現，當以觀測的亞月度冰川末端位置作為強迫條件時，模型可再現約76%的流速變化。在冰川末端0-10公里范圍內，模型化與觀測流速的誤差與“浮力以上高度”（Haf）的變化顯著相關。Haf作為有效壓力變化的代理變量，納入模型后可解釋冰川末端0-10公里范圍內90%以上的誤差。模型考慮瞬態基底摩擦變化和冰厚引起的有效壓力變化后，地表徑流變化與流速殘差誤差的峰值一致，表明地表融化對冰流速的短期影響低于10%。研究表明，Jakobshavn Isbr?冰川的流速變化主要受末端位置變化的驅動，但冰厚變化和冰下水文過程引起的有效壓力及基底條件的季節性變化也對其年際和季節性加速有顯著影響。隨著冰川向更深盆地退縮，其對季節性有效壓力變化的敏感性將持續存在。該研究首次系統量化了末端退縮、冰厚變化及水文過程對格陵蘭冰川動力學的影響，并強調了在數值模型中準確參數化冰下有效壓力的重要性。研究成果將提升格陵蘭冰蓋未來演化的預測精度，為全球海平面上升評估提供更可靠的科學依據。
圖a-c展示了Haf變化與冰流速的對比，圖d-e展示了將Haf變化納入模型后的結果變化
圖f-g為觀測和模擬流速殘余差異與徑流變化的對比
本研究以“Ice Thickness-Induced Variations in Effective Pressure and Basal Conditions Influence Seasonal and Multi-Annual Ice Velocity at Sermeq Kujalleq (Jakobshavn Isbr?)”為題在線發表，精密測量院為該項研究的第一完成單位，研究員江利明為通訊作者，博士生魯茜為論文第一作者。
該研究得到國家重點研發計劃、中國科學院戰略性先導科技專項和國家自然科學基金等支持與資助。
論文鏈接：https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2024GL111092