供稿： 黄河研究院 | 编辑：李晔 | 初审：王富强 | 终审：梁丽丽 日期：2024年10月31日

近日，校长刘俊国教授与南方科技大学冉将军副教授等多个国内外团队合作，在《自然》（Nature）上发表了题为“Vertical bedrock shifts reveal summer water storage in Greenland ice sheet”的重要研究成果。首次利用全球卫星导航系统（GNSS）揭示了格陵兰冰盖内部和底部融水的演化过程及新机制（图1）。

图1 冰盖水储量的演变及其在不同融化季节阶段与基岩位移的关系

随着海平面持续上升，全球沿海地区将面临巨大的社会和经济影响。格陵兰冰盖目前是过去半个世纪以来全球平均海平面上升的最大单一贡献源。如果格陵兰冰盖完全融化，将导致全球海平面上升约7米。尽管全球科学家已对格陵兰冰盖的融化机制进行数十年研究，但融水如何影响冰盖内部演化这一关键科学问题仍未得到解答。

通过结合遥感卫星和地面气象等技术，科学家可以较为容易地观测到冰川表面浅层融水的变化，但对隐藏在冰盖内部和底部的水却无法进行高时空分辨率的监测。刘俊国教授与南方科技大学、中南大学、武汉大学、代尔夫特理工大学、乌得勒支大学等国内外团队历时6年的联合攻关，首次揭示了融水在冰盖内部和底部的滞留时间和空间分布特征（图2）。研究揭示了格陵兰冰盖在夏季融水的储存机制，发现冰盖周边的融水在夏季被暂时缓冲，特别是在7月份达到峰值，然后逐渐减少。这些融水不会立即流入海洋，而是在冰盖内部和底部积累一定时间后再释放。融水的暂时储存会导致格陵兰冰盖附近的基岩在融化季节发生下沉，最高可达约5毫米。空间分析表明，融水储存时间因地而异，从东南部的4.5周到其他区域的9周不等。

图2 GNSS站点测量的残余垂直位移的平均年度周期

通过分析全球导航卫星系统（GNSS）站点的弹性变形数据，研究团队发现现有水文气候模型在高温年份对融水径流的估算可能存在系统性误差，尤其在极端年份（如2012年）需要大约20%的修正。这一发现表明，GNSS数据可用于改进当前融水储存和释放的模型预测，从而提高对未来海平面上升的预估精度。

该研究为格陵兰冰盖的水文过程提供了全新的观测方法，有助于改进对冰盖在气候变暖下融化行为的预测及其对全球海平面的影响。格陵兰冰盖夏季融水的暂存导致基岩下沉，这一现象对建立和维持毫米级全球高程基准具有重要意义。研究不仅对现有水文气候模型提出了挑战，也将重塑对冰川动力学的理解，对预测冰盖在未来气候条件下的演化产生深远影响。

本研究的第一单位为南方科技大学地球与空间科学系，冉将军副教授为通讯作者；华北水利水电大学刘俊国教授作为主要合作者，其署名单位为黄河研究院和河南省水圈与流域水安全重点实验室。