神秘遙遠的冰雪大陸南極洲，覆蓋著平均厚度超過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。我國科學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個冰下湖。
這項研究由中國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隊，聯(lián)合中國地質大學（武漢）地球物理與空間信息學院傅磊教授團隊、南方科技大學地球與空間科學系陳曉非教授團隊共同完成。國際學術期刊《冰凍圈》近日刊登了相關研究論文。
據(jù)中國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隊負責人唐學遠介紹，當處于融化狀態(tài)的冰流流過南極冰蓋冰底的凹陷，并以當?shù)刈钚〉乃畡菥奂瘯r，冰蓋底部就會形成冰下湖。根據(jù)現(xiàn)在的統(tǒng)計，科學家在南極冰蓋下方共發(fā)現(xiàn)675個冰下湖，其中有3個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、寡營養(yǎng)等極端環(huán)境特征，具有極其獨特的生態(tài)系統(tǒng)，包含豐富的冰蓋歷史和氣候變化信息。越過接地線、進入冰架下空腔的湖水，還可能改變冰架-海洋相互作用，進而引發(fā)海洋環(huán)流變異。因此，開展南極冰下湖研究對于冰蓋動力學、沉積過程和冰下地球化學環(huán)境以及生命演化等都具有重要意義。”唐學遠說。
冰雷達探測是搜尋南極冰下湖并解析其結構的主要方法之一。在冰雷達圖像中，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。早期有關冰下湖的發(fā)現(xiàn)主要來自對冰雷達圖像中的這些特殊視覺特征的判讀與解譯。隨著冰雷達探測技術發(fā)展，基于人工經驗的自動或半自動判讀方法受到了巨量數(shù)據(jù)的限制，繁復費時且易產生誤判。
經過深入研究，我國科學家團隊提出了一種針對冰雷達數(shù)據(jù)顯示的冰底反射波形特征，進行變分自動編碼（VAE）的新方法，實現(xiàn)了對冰底單道雷達反射回波信號的科學分類。利用該方法，研究團隊對東南極甘布爾采夫山脈AGAP-S區(qū)域的冰雷達圖像進行了全面掃描。結果發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域存在許多基于傳統(tǒng)方法未能識別的幾何輪廓更為狹小的冰下湖，數(shù)量多達46個。
業(yè)內專家認為，這種自動檢測南極冰下湖的VAE聚類新方法，不僅可以顯著提高冰下湖的發(fā)現(xiàn)效率與精確度，還有望擴展到檢測和標記更多的南極冰下環(huán)境類型，為南極冰蓋底部和內部結構的深入研究提供技術支撐。
神秘遙遠的冰雪大陸南極洲，覆蓋著平均厚度超過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。我國科學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個冰下湖。
這項研究由中國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隊，聯(lián)合中國地質大學（武漢）地球物理與空間信息學院傅磊教授團隊、南方科技大學地球與空間科學系陳曉非教授團隊共同完成。國際學術期刊《冰凍圈》近日刊登了相關研究論文。
據(jù)中國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隊負責人唐學遠介紹，當處于融化狀態(tài)的冰流流過南極冰蓋冰底的凹陷，并以當?shù)刈钚〉乃畡菥奂瘯r，冰蓋底部就會形成冰下湖。根據(jù)現(xiàn)在的統(tǒng)計，科學家在南極冰蓋下方共發(fā)現(xiàn)675個冰下湖，其中有3個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、寡營養(yǎng)等極端環(huán)境特征，具有極其獨特的生態(tài)系統(tǒng)，包含豐富的冰蓋歷史和氣候變化信息。越過接地線、進入冰架下空腔的湖水，還可能改變冰架-海洋相互作用，進而引發(fā)海洋環(huán)流變異。因此，開展南極冰下湖研究對于冰蓋動力學、沉積過程和冰下地球化學環(huán)境以及生命演化等都具有重要意義。”唐學遠說。
冰雷達探測是搜尋南極冰下湖并解析其結構的主要方法之一。在冰雷達圖像中，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。早期有關冰下湖的發(fā)現(xiàn)主要來自對冰雷達圖像中的這些特殊視覺特征的判讀與解譯。隨著冰雷達探測技術發(fā)展，基于人工經驗的自動或半自動判讀方法受到了巨量數(shù)據(jù)的限制，繁復費時且易產生誤判。
經過深入研究，我國科學家團隊提出了一種針對冰雷達數(shù)據(jù)顯示的冰底反射波形特征，進行變分自動編碼（VAE）的新方法，實現(xiàn)了對冰底單道雷達反射回波信號的科學分類。利用該方法，研究團隊對東南極甘布爾采夫山脈AGAP-S區(qū)域的冰雷達圖像進行了全面掃描。結果發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域存在許多基于傳統(tǒng)方法未能識別的幾何輪廓更為狹小的冰下湖，數(shù)量多達46個。
業(yè)內專家認為，這種自動檢測南極冰下湖的VAE聚類新方法，不僅可以顯著提高冰下湖的發(fā)現(xiàn)效率與精確度，還有望擴展到檢測和標記更多的南極冰下環(huán)境類型，為南極冰蓋底部和內部結構的深入研究提供技術支撐。
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