阿拉斯加冰川对气候变化的响应呈现出可量化的时间尺度:卫星搭载雷达数据显示,平均夏季温度每升高1摄氏度(约合1.8华氏度),冰川融化时间将延长约三周。
上述结论来自卡内基梅隆大学与阿拉斯加大学费尔班克斯分校科学家的一项研究。研究团队表示,合成孔径雷达(SAR)可实现对冰川及其雪线的全年、持续且自动化监测,而传统做法通常仅在融化季节结束时依赖光学仪器测量雪线。研究还指出,相较地面光学观测,SAR数据在可靠性方面更具优势。
该研究于2月4日发表在《npj气候与大气科学》期刊。论文第一作者为卡内基梅隆大学博士毕业生阿尔宾·韦尔斯(Albin Wells),合著者包括卡内基梅隆大学助理教授大卫·朗斯(David Longs)以及阿拉斯加大学费尔班克斯分校地球物理研究所的马克·范内斯托克(Mark VanNostock)。朗斯此前曾在该研究所担任博士后与研究助理。

研究人员利用雷达数据追踪冰川“融化日”的数量。论文定义称,一个“融化日”既可以指冰川在24小时内完全融化,也可以指在多天内发生的部分融化累计,折算为达到冰川总表面积的等效融化。研究团队指出,“融化日”增加意味着融化季节延长,并会加速冰川净冰量减少。
在数据来源方面,团队使用欧洲哨兵-1号(Sentinel-1)雷达卫星数据,追踪了2016年中至2024年期间阿拉斯加几乎所有面积大于约半平方英里的冰川在各融化季节的变化。研究介绍,合成孔径雷达通过从移动的飞机或卫星向地面发射微波脉冲并接收回波生成图像,可在云层覆盖和黑暗条件下成像。哨兵-1号每12天飞越同一地点一次,覆盖阿拉斯加超过3000座冰川。
研究还评估了短期极端高温对积雪的影响。团队发现,短期热浪可使阿拉斯加冰川失去的保护性积雪较典型年份最多增加28%。研究人员强调,该比例适用于单个山脉范围,并非均匀适用于山脉内每一座冰川。

韦尔斯在论文相关表述中称,量化这些变化的能力“非常重要”,因为融化范围与雪线可作为冰川质量平衡的代理指标。研究解释,冰川质量平衡是指冰川获得的雪和冰量与其失去的量之间的差异。韦尔斯同时表示,与温度的相关性有助于理解在更暖气候条件下该地区可能出现的融化量或雪线后退程度。
研究进一步说明,雪线标志着冰川积累区与消融区的分界:积累区通过降雪增加质量,消融区则因融化失去雪和冰。冰川学家通常在融化季节末期(多为夏末或初秋)使用光学设备评估雪线,但范内斯托克指出,在光学数据中雪线往往难以识别,拍摄时间稍晚可能导致冰川被新雪覆盖,从而难以区分裸露冰面与上方的雪、冰川旧雪。研究补充称,光学仪器还会受到光照变化、阴影、云层以及冰川旧雪洁净度等因素影响;SAR则可克服这些限制,并提供常规的季节内雪线更新。
在个案分析中,研究特别关注2019年6月23日至7月10日的阿拉斯加热浪,覆盖除布鲁克斯山脉外的所有冰川区域。研究称,多地气温较平均值高出20至30度,持续近两周,并出现多天历史纪录高温,其中包括特德·史蒂文斯安克雷奇国际机场测得90华氏度;安克雷奇夏季典型最高温约为60多华氏度。研究人员表示,异常高温导致冰川雪线后退近350英尺,而在典型年份雪线通常要到两个月后才会后退到这一高度。论文指出,这一变化延长了裸冰与冰川旧雪的暴露时间,从而增加质量损失,并凸显“冰川对短期气候变异的敏感性”。
此外,研究还提到,山脉沿海侧冰川与内陆冰川在“融化日”数量上存在持续差异。韦尔斯表示,这一模式显示,尽管许多冰川失冰速率大致相似,但其运行机制并不相同;该发现也印证了此前认识,即阿拉斯加山脉沿海侧冰川夏季融化更多、冬季积累更多,而大陆侧冰川则相反。