一種新的科學方法可能使研究人員能夠更好地掌握融化的北極的情況。科學家們首次設計出一種技術，可以全年監測北極海冰的厚度——即使在最難監測的夏季也是如此。
這種新方法在一篇論文中概述，該論文於週三發表在Nature雜誌上，可能有助於填補衛星記錄中關於海冰厚度長期存在的空白。
自1979年以來，科學家們一直使用衛星持續監測北極海冰。全年收集的衛星影像顯示，隨著地球變暖，海冰覆蓋總面積如何穩步縮小。
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衛星上的特殊雷達儀器也可以測量漂浮在海面上的海冰的厚度。這些記錄表明，隨著北極最古老、最厚的海冰屈服於氣候變暖，海冰正在隨著時間推移而變薄。
但厚度記錄存在一個主要問題。它在很大程度上排除了夏季月份。
在一年中最溫暖的時候，海冰開始融化，液態水開始在其表面彙集。這些融水池會使雷達系統混淆，使其難以區分冰和海洋，並準確測量冰塊的厚度。
科學家們還有其他方法可以在夏季測量冰的厚度。他們可以駕駛裝備特殊的飛機飛越北冰洋，或者他們可以派遣研究人員乘坐船隻到現場親自進行測量。甚至還有散佈在北極各處的特殊科學浮標，可以幫助監測不斷變化的冰情。
但這些方法都無法提供衛星所能提供的整個北冰洋的完整、連續的影像。這意味著夏季的厚度記錄總會存在一些空白。
從科學的角度來看，這是一個問題。完整、不間斷的記錄是瞭解北極如何應對氣候變化以及構建可以對其未來進行長期預測的氣候模型的黃金標準。
這個問題是新研究的主要作者 Jack Landy 多年來一直在思考的問題。
在加拿大完成博士學位後，Landy 正在尋找新的專案來攻克。他剛回到英國，發現可以進行他在海外進行的實地研究的機會減少了。他開始思考可以從遠處解決的問題。
“這是我們知識中明顯的空白之一，”目前在 University of Tromsø — The Arctic University of Norway 擔任科學家的 Landy 說。“20多年來，我們從衛星測高獲得的夏季厚度觀測資料一直存在空白。因此，這似乎是一個非常有趣和令人興奮的專案，值得嘗試去解決。”
事實證明，這也是一個巨大的挑戰。
“之所以花費這麼長時間，是因為這是一個非常具有挑戰性的專案，很難取得好的成果，”Landy 說。
在過去的幾年裡，更多的合作者參與了這個專案。本週發表的新論文包括來自歐洲和北美各地機構的十幾位作者。
該團隊轉向機器學習，一種人工智慧，以尋求解決方案。夏季測量冰厚度的根本挑戰之一是區分冰上的融水池和海洋本身。研究人員將一種機器學習技術應用於衛星資料，以區分冰塊。
他們還構建了一個雷達系統對融冰響應的模型，並將其與實際衛星資料進行比較——這種技術使他們能夠根據需要對雷達系統的測量結果進行校正。這種方法最終幫助他們構建了夏季海冰厚度的準確記錄。
在檢視完整的全年記錄時，科學家們發現海冰厚度是海冰範圍（或其在海面上的總覆蓋面積）的良好預測指標。不出所料，較薄的冰融化和消失得更快。
該研究表明，夏季海冰厚度的資料可以幫助預測九月份夏季結束時剩餘的冰的總面積。這對於預測航運交通很有用。
新方法也可能在其他方面證明有用。
它可以幫助改進科學家們用來預測北極未來的模型模擬。海冰減少會影響北極脆弱的生態系統和依賴於它的社會。它還會影響北極變暖的速度。研究表明，北極變暖的速度會影響全球其他地區的天氣和氣候模式。這使得這些預測不僅對北極社群重要，而且對整個世界都重要。
根據 Landy 的說法，改進模型是這項研究“最令人興奮的潛在影響之一”。到目前為止，用於構建模型的大部分冰厚度資料來自冬季觀測。新方法開啟了使用全年最佳資料的可能性。
“所有控制夏季冰層破裂方式的過程都沒有可供測試的厚度資料，”Landy 說。“海冰融化的速度，它破裂、破碎和變薄的程度——所有這些都缺乏觀測資料。”
轉載自 E&E News，經 POLITICO, LLC 許可。版權所有 2022 年。E&E News 為能源和環境專業人士提供重要新聞。