（图片来源：Shuttershock） 科学家们借助水下无人机发现，南极海冰比我们最初想象的要厚。虽然在气候变化的背景下，这并不意味着南极海冰一切都好，但它确实为塑造我们地球南部冰层命运的复杂过程提供了更多线索。尽管北极海冰的测绘和模型相对完善——这在一定程度上得益于自 20 世纪 80 年代以来美国和英国的潜艇一直在该地区报告冰层厚度——但关于南极冰盖的信息仍然相当 sparse。“尽管极地地区在理解气候过程和变化方面发挥着核心作用，但它们仍然是地球海洋中探索最少的地区之一，”研究重点是水下航行器的一名工程师 Hanumant Singh 及其同事在《Science Robotics》杂志上写道。数十年来，卫星一直在绘制两个极地地区海冰范围的地图，但很难从这些遥远的图像中测量冰层的厚度。尽管一些科考探险队钻孔到浮冰中以获得更直接的测量数据，但 Singh 声称，钻井队和破冰船经常会避开最厚的冰层。原因何在？因为它更难破开。这意味着报告可能会给人留下南极海冰比实际更薄的印象。在最近的两次科考探险中，SeaBed 自主水下航行器 (AUVs) 使用声纳收集了冰浮的冰数据。利用这些数据，研究人员创建了 10 张 3D 地图，显示南极冰层实际上比我们想象的要厚。“这是迄今为止对南极海冰形态最全面、也是唯一的高分辨率 3D 视图，”Singh 及其同事写道。
SeaBed，一款水下无人机，正在勘探南极冰层。（图片来源：Klaus Meiners, Guy Williams, Hanumant Singh, AAD, WHOI）
水下无人机
大多数在冰下工作的 AUV 都是大型鱼雷状的航行器。相比之下，SeaBed AUV 更小，采用双船体设计，类似于水下双体船。SeaBeds 被设计成靠近海底飞行，并用声纳绘制其地形图。Singh 表示，这些小型航行器非常适合在紧密堆积、不断移动的海冰下工作。首先，它们更容易部署到冰下测绘任务中——这些任务通常需要将航行器通过冰盖中的相对狭窄的缝隙放入水中，然后通过同一个孔取出。而且，由于 SeaBed 的双体船身非常稳定，因此可以轻松地调整其传感器指向冰层而不是海底。传感器套件本身就非常令人印象深刻，尤其是对于如此紧凑的航行器而言。每台 AUV 都配备了高分辨率多波束声纳、最先进的摄像头以及用于测量水温、盐度和深度的仪器。SeaBed 利用一个旨在精确定位真北的陀螺仪在冰层下航行，即使在那些往往会让大多数罗盘失灵的极地纬度工作也是如此。
SeaBed 无人机看起来像一艘双体船，正在帮助研究人员为南极海冰的底部绘制 3D 地图。（图片来源：Peter Kimball, Jayne Doucette, WHOI）
极地 AUV
“在过去十年里，我们已经进行了十几次极地科考探险，”Singh 写道。在北极周围的水域，他的团队已将 AUV 发送到近 2.5 英里深处，在那里它们帮助绘制了格陵兰岛和西伯利亚之间构造板块边界的地质图，调查了北极冰盖的边缘，并寻找隐藏在冰层下的水中的石油泄漏迹象。在更南的地方，Singh 的团队利用其小型无人机监视南极半岛西部沿海地区的入侵蟹种群。但 Singh 对环绕南极海岸的海冰特别感兴趣。气候科学家和海洋学家仍在努力了解为什么东部南极冰盖会持续扩张，尽管其扩张程度不足以弥补北冰洋冰层的快速损失。更详细的海冰地图将有助于研究人员找出答案。Singh 和他的团队希望建造新一代 AUV，专门设计用于在南极冰层下运行。尽管我们不知道新 AUV 的规格，也不知道首批型号何时会部署，但研究人员希望在每次通过时绘制更宽的冰层区域。根据论文，存在一个 62 英里的条带，其比例非常适合研究人员将 AUV 地图与卫星数据进行关联。“AUV 技术最近的进步以前所未有的细节揭示了海冰下方的情况，尤其是在南极，”Singh 及其同事写道。
