极地冰盖多圈层团队在东南极伊丽莎白公主地

冰下地热流研究取得进展

2021年7月，国际学术期刊《Remote Sensing》（中科院二区，IF：4.848）在线发表了题为“Inversion of Geothermal Heat Flux under the Ice Sheet of Princess Elizabeth Land, East Antarctica”的研究成果。该成果由中国极地研究中心（以下简称极地中心）李霖助理研究员为第一作者，唐学远副研究员为通讯作者，联合巴基斯坦白沙瓦大学、中国地质科学院地质力学研究所科学家团队共同完成，是极地中心孙波研究员团队牵头的东南极航空地球物理科学考察取得的又一重要成果。

地热流是冰盖动力学模式的一个重要边界条件，较高的热流使得底部冰体升温粘性降低，增强冰盖底部融水的润滑作用，会显著加速冰盖流动。南极洲的一些钻探结果显示，部分地区冰下地表热流会远超过通常模型估计的热流值，区域性的高热流反映了局部的冰下热状况，会对局部冰盖运动产生较大影响，因此不能被大范围的估算结果所忽略。

图1 “雪鹰601”航空磁测系统在伊丽莎白公主地的测线分布

本项研究主要使用基于中国南极固定翼飞机观测平台获得的伊丽莎白公主地航磁数据，使用质心反演算法和一维稳态热传导方程，计算了该区域的等温居里面深度以及冰下地表热流。整体上，伊丽莎白公主地居里面深度要比之前的估计要浅，高地热通量区域从甘布尔采夫山北部起向北延伸，与靠近西冰架沿海高热通量区域相连。玛丽皇后地与接近西冰架区域具有相同量级的高地热通量，之前的地震力学模型反演结果也显示了这一特征。

图2 本研究对东南极伊丽莎白公主地等温居里面计算结果所做的改进

图3 本研究对东南极伊丽莎白公主地冰下地表热流计算结果所做的改进

本项研究结果显示，伊丽莎白公主地区域东部相对西部冰下地表热流比之前估计要大，通常在60mW/m²以上，且变化梯度大，这一结果与这些裂谷以及大量冰下融水的存在形成相互佐证。表明，冰下地表热流对该区域冰盖底部融化的贡献比之前的预期要大，这为进一步揭示该区域的冰下水系统的分布和成因提供了支持。这一成果将为模拟冰盖的动力学和演化模型提供更为精确的边界条件，有助于更确切地估计东南极冰盖的底部融化速率和对海平面变化的影响。

本研究受国家自然科学基金项目（41941004、41876230、41941006）和国家重点研发计划项目（2019YFC1509102）以及上海扬帆计划（21YF1452100）的共同资助。文章原文链接和引用如下：

https://www.mdpi.com/2072-4292/13/14/2760

Li, L.; Tang, X.; Guo, J.; Cui, X.; Xiao, E.; Latif, K.; Sun, B.; Zhang, Q.; Shi, X. Inversion of Geothermal Heat Flux under the Ice Sheet of Princess Elizabeth Land, East Antarctica. Remote Sens. 2021, 13, 2760. https://doi.org/10.3390/rs13142760