摸清南极固定冰“家底”，不仅关乎企鹅繁殖和捕食

海冰是南极的一道美丽风景，其中固定冰是南极海冰的重要组成部分。

中山大学测绘科学与技术学院极地遥感小组与国内外研究人员合作，首次获得了基于高分辨率合成孔径雷达(合成孔径雷达)图像的南极周围长时间序列固定冰数据集，揭示了南极固定冰的时空分布、变化特征及其与冰山的相互作用。

什么是固定冰？为什么要测量固定冰分布？这些测量的科学价值是什么？记者采访了相关专家。

固定冰不是水平移动，而是垂直移动。

根据世界气象组织的定义，固定冰是指在大陆或岛屿海岸、冰架前部、浅滩或搁浅冰山周围结冰的海冰，不会随风和洋流漂移。大多数南极固定冰是一年生冰，在深秋和初冬开始生长，在十月或十一月达到最大值。随着南极春夏季节的到来，除了一些地区常年存在的固定冰外，大多数固定冰都会融化或破裂。

中山大学测绘科学与技术学院院长程晓教授告诉记者，通常情况下，固定冰会长时间保持在固定位置，不会随着洋流或风场水平移动，而是在潮汐和海浪的作用下上下垂直移动。

什么因素影响固定冰的分布？中山大学测绘科学与技术学院副院长回教授说，大型冰山的搁浅和漂移将导致固定冰的分布和范围发生重大变化。

具体来说，一方面，大型冰山在搁浅后会阻碍海冰的运动，导致海冰的积累和固定冰的逐渐形成，当冰山漂走后固定冰会消失。另一方面，当冰山离海岸一定距离时，在共同的锚定作用下，冰山和海岸之间会形成一个连续的固定冰带。由于冰山漂移，当距离超过一定限度时，共同效应消失，固定冰区将急剧减少。

“与海底地形数据相比，我们发现95%的固定冰分布在水深小于1000米的大陆架区域。”中山大学测绘科学与技术学院的博士后李新青说，固定冰的边缘通常不会超过大陆架的坡折。随着纬度的降低，水温逐渐升高，这不利于固定冰的形成和维持。全球最低纬度的冰冻海域是中国的内海渤海。

李新庆还说，沿海地形也是导致固定冰形成的重要因素。一般来说，在从海岸向外突出的地形上或在冰川舌和冰架的东侧，容易形成固定冰，沿海内陆凹陷的海湾也是容易形成固定冰的区域，如中国中山站所在的普里茨湾。

固定冰数据为南极研究提供重要支持

为什么要测量固定冰的分布？根据程晓的解释，准确的固定冰数据可以提高南极近岸海域海-冰-气热交换的评价精度，为冰架稳定性和生态系统研究提供重要的数据支持。

同时，固定冰与许多近岸冰隙的形成密切相关。冰间冰是指冰之间的开放水域，即使达到冰点温度，也不会结冰，或者在很长一段时间或很长一段时间内只被薄冰覆盖。这是海洋动物呼吸和进食的“绿洲”。程晓说，当固定冰发生变化时，它将导致其下游一侧的冰隙范围发生变化，从而影响海洋动物的活动。

为什么用合成孔径雷达技术对整个南极的固定冰进行长期观测和研究？程霄解释说，这是由南极洲特殊的地理位置和恶劣的自然环境决定的。

从理论上讲，光学遥感、微波辐射计和合成孔径雷达可以用于固定冰的观测。然而，光学遥感容易受到云层的影响，微波辐射计的空间分辨率太低，往往忽略了南极海岸附近几公里至十几公里范围内的许多固定冰，导致观测结果误差过大。但是，合成孔径雷达可以主动进行对地观测，具有一定的表面穿透能力。获得的图像不受云层和极地夜晚的影响，分辨率高达几十米。它在南极地区也有很高的数据覆盖率，因此成为目前南极固定冰观测的首选方法。

星载合成孔径雷达对南极固定冰的观测主要是基于固定冰在短时间内只在潮汐作用下做轻微的垂直运动，而周围的浮冰在海流、潮汐和风的作用下会产生明显的水平运动特征。“我们用20天内观察到的图像来计算它们的梯度差。当固定冰面积变化时，梯度差较小，而当浮冰面积变化时，梯度差较大。这可以有效地区分固定冰和浮冰。”李新庆说道。

南极固定冰的总体分布和变化特征分析表明，南极固定冰的平均面积约为514.5平方公里，占海冰总面积的3%-4%，其中约70%分布在南极东海岸。分析结果还表明，南极固定冰的空间分布存在显著的区域差异。印度洋和太平洋部分有最大的固定冰面积，占南极固定冰总面积的60%。

程晓表示，研究人员将结合海洋、大气等数据，进一步分析固定冰与外部环境的相互作用机制。获得的固定冰数据集有望应用于大气、海冰和海洋模型，以提高气候模拟的水平。