新華社上海4月20日電 神秘遙遠(yuǎn)的冰雪大陸南極洲，覆蓋著平均厚度超過(guò)2400米的冰蓋，下面隱藏了許多令人嘆為觀止、形態(tài)各異的冰下湖。我國(guó)科學(xué)家利用一種新的分析方法，在東南極冰蓋下新發(fā)現(xiàn)了46個(gè)冰下湖。

　　這項(xiàng)研究由中國(guó)極地研究中心冰雪所極地冰蓋多圈層相互作用與氣候變化研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球物理與空間信息學(xué)院傅磊教授團(tuán)隊(duì)、南方科技大學(xué)地球與空間科學(xué)系陳曉非教授團(tuán)隊(duì)共同完成。國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《冰凍圈》近日刊登了相關(guān)研究論文。

我國(guó)“雪鷹601”固定翼飛機(jī)在南極冰蓋進(jìn)行冰下湖探測(cè)調(diào)查。新華社發(fā)

　　據(jù)中國(guó)極地研究中心冰雪所極地冰蓋多圈層相互作用與氣候變化研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人唐學(xué)遠(yuǎn)介紹，當(dāng)處于融化狀態(tài)的冰流流過(guò)南極冰蓋冰底的凹陷，并以當(dāng)?shù)刈钚〉乃畡?shì)聚集時(shí)，冰蓋底部就會(huì)形成冰下湖。根據(jù)現(xiàn)在的統(tǒng)計(jì)，科學(xué)家在南極冰蓋下方共發(fā)現(xiàn)675個(gè)冰下湖，其中有3個(gè)冰下湖被成功鉆探取樣。

　　“南極冰下湖通常位于數(shù)千米厚的冰層之下，具有高壓、低溫、黑暗、寡營(yíng)養(yǎng)等極端環(huán)境特征，具有極其獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)，包含豐富的冰蓋歷史和氣候變化信息。越過(guò)接地線、進(jìn)入冰架下空腔的湖水，還可能改變冰架-海洋相互作用，進(jìn)而引發(fā)海洋環(huán)流變異。因此，開(kāi)展南極冰下湖研究對(duì)于冰蓋動(dòng)力學(xué)、沉積過(guò)程和冰下地球化學(xué)環(huán)境以及生命演化等都具有重要意義。”唐學(xué)遠(yuǎn)說(shuō)。

中國(guó)第40次南極考察隊(duì)員在麒麟冰下湖的冰面架設(shè)氣象站。新華社發(fā)（李傳金攝）

　　冰雷達(dá)探測(cè)是搜尋南極冰下湖并解析其結(jié)構(gòu)的主要方法之一。在冰雷達(dá)圖像中，冰下湖通常被記錄為冰巖界面附近清晰、明亮且平坦的二維反射特征。早期有關(guān)冰下湖的發(fā)現(xiàn)主要來(lái)自對(duì)冰雷達(dá)圖像中的這些特殊視覺(jué)特征的判讀與解譯。隨著冰雷達(dá)探測(cè)技術(shù)發(fā)展，基于人工經(jīng)驗(yàn)的自動(dòng)或半自動(dòng)判讀方法受到了巨量數(shù)據(jù)的限制，繁復(fù)費(fèi)時(shí)且易產(chǎn)生誤判。

　　經(jīng)過(guò)深入研究，我國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)提出了一種針對(duì)冰雷達(dá)數(shù)據(jù)顯示的冰底反射波形特征，進(jìn)行變分自動(dòng)編碼（VAE）的新方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)冰底單道雷達(dá)反射回波信號(hào)的科學(xué)分類(lèi)。利用該方法，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)東南極甘布爾采夫山脈AGAP-S區(qū)域的冰雷達(dá)圖像進(jìn)行了全面掃描。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域存在許多基于傳統(tǒng)方法未能識(shí)別的幾何輪廓更為狹小的冰下湖，數(shù)量多達(dá)46個(gè)。

變分自動(dòng)編碼器(VAE)從冰雷達(dá)圖像中揭示的新冰下湖。新華社發(fā)（中國(guó)極地研究中心供圖）

　　業(yè)內(nèi)專(zhuān)家認(rèn)為，這種自動(dòng)檢測(cè)南極冰下湖的VAE聚類(lèi)新方法，不僅可以顯著提高冰下湖的發(fā)現(xiàn)效率與精確度，還有望擴(kuò)展到檢測(cè)和標(biāo)記更多的南極冰下環(huán)境類(lèi)型，為南極冰蓋底部和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的深入研究提供技術(shù)支撐。