科学探索|先进水下测绘技术揭示永久冻土的解冻如何影响北极海底先进水下测绘技术揭示永久冻

蒙特雷湾水族馆研究所(MBARI)研究人员及其合作者的一项新研究首次记录了淹没在北冰洋边缘水下的永久冻土的解冻是如何影响海底的。这项研究发表在2022年3月14日的《美国国家科学院院刊》上。

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众多同行评议的研究表明，永久冻土的解冻造成不稳定的土地，对重要的北极基础设施，如道路、火车轨道、建筑物和机场产生负面影响。这些基础设施的维修费用很高，而且影响和费用预计将继续增加。
利用先进的水下测绘技术，MBARI的研究人员和他们的合作者发现，由于永久冻土的解冻，海底正在发生巨大的变化。在一些地区，深沉的天坑已经形成，有些比一个城市街区的六层楼房还要大。在其他地区，被称为Pingos的冰山已经从海底升起。
“我们知道整个北极地区正在发生巨大的变化，但这是我们第一次能够部署技术来看到近海也在发生变化，”MBARI的地质学家和该研究的主要作者之一Charlie Paull说。“这项突破性的研究揭示了如何检测海底永久冻土的解冻，然后在建立基线后进行监测。”

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虽然北极陆地永久冻土的退化部分归因于人类驱动的气候变化导致的年平均温度上升，但研究小组在海底记录的与海底永久冻土有关的变化来自于更古老、更缓慢的气候转变，与我们从上一个冰河时代的出现有关。类似的变化似乎已经沿着前永久冻土的向海边缘发生了数千年。
“这个地区的海底温度没有很多长期数据，但是我们所拥有的数据并没有显示出变暖的趋势。海底地形的变化是由缓慢移动的地下水系统携带的热量驱动的，”Paull解释说。
加拿大自然资源部地质调查局的研究科学家Scott Dallimore说：“这项研究通过过去十年的国际合作成为可能，这些合作提供了现代海洋研究平台，如MBARI的自主机器人技术和由加拿大海岸警卫队和韩国极地研究所操作的破冰船。”他与Paull一起领导这项研究。“加拿大政府和生活在波弗特海沿岸的伊努维阿鲁特人高度重视这项研究，因为所描述的复杂过程对评估地质灾害、创造独特的海洋栖息地以及我们对生物地球化学过程的理解都有影响。”
加拿大波弗特海是北极的一个偏远地区，随着气候变化促使海冰的退缩，科学家们最近才得以进入。
自2003年以来，MBARI一直是国际合作的一部分，与加拿大地质调查局、加拿大渔业和海洋部，以及自2013年以来与韩国极地研究所一起研究加拿大波弗特海的海底。
MBARI使用自主式水下航行器（AUV）和船基声纳绘制海底水深测量图。Paull和研究团队将在今年夏天乘坐韩国破冰船R/V Araon号返回北极。这次与MBARI的加拿大和韩国长期合作者的旅行--加上美国海军研究实验室的加入--将有助于完善我们对海底永久冻土解冻的理解。
【科学探索|先进水下测绘技术揭示永久冻土的解冻如何影响北极海底】MBARI的两艘AUV将对海底进行非常详细的测绘，MBARI的MiniROV--一种便携式遥控潜水器--将能够进一步探索和取样，以补充测绘调查。