光纤电缆通常与互联网相关联，但一项新研究表明，它们如何为我们提供关于冰盖演变的新见解。
该研究揭示，格陵兰冰川的运动远比此前认为的复杂。
自20世纪80年代以来，格陵兰的冰量损失已增长至六倍，而正在融化的冰盖现已成为全球海平面上升的最大贡献者。
利用这些电缆进行的观测解释了格陵兰冰盖为何正在大量失去质量，并有助于预测未来的冰量损失和海平面上升模式。
光纤电缆通常让人联想到超高速互联网，或者是新安装工程挖开人行道时带来的烦恼。但如今，这类电缆正蜿蜒穿过地球第二大冰体——格陵兰冰盖的中心。
光纤技术使我们能够以前所未有的细节程度监测冰川的内部结构。在我们的新研究中，我们展示了光纤如何为我们提供关于冰盖演变的非凡新见解，以及格陵兰冰川的运动远比此前认为的复杂。
格陵兰的冰量损失已增长至六倍（自20世纪80年代以来），而正在融化的冰盖现已成为全球海平面上升的单一最大贡献者。为了预测冰盖的未来——包括其令人担忧的融化速度——我们需要了解其内部发生作用的热力学过程。这意味着我们需要尽可能准确地测量其温度。
地表状况可以通过卫星或实地观测相对简单地探测到，但要探测冰盖最深处（一块厚达一千米、正在移动的冰体）则是一项截然不同的挑战。
这正是光纤的用武之地。在任何家庭宽带网络中，信息都以一系列光脉冲的形式通过光纤电缆传输。我们在工作中采用了类似的原理，将激光产生的光束射入一段电缆中。
然而，电缆并非完全光滑：因此，光在传播过程中，会有一部分从电缆壁上的细微瑕疵处反射回来，很像光线从迪斯科球的反光碎片上反弹的情形。当电缆温度发生变化，或因微小地震而略有拉伸时，这些瑕疵会随之改变，反射的特征也随之变化。通过持续监测这些变化，我们便能逐步勾勒出冰川在冰面之下深处的详细图景。
作为欧盟资助的RESPONDER项目的一部分，该项目由剑桥大学斯科特极地研究所牵头，我们铺设了一段一公里长的光纤电缆，用以探究位于格陵兰西部的Sermeq Kujalleq冰川（又称Store冰川）的特性。该研究地点距离冰川前缘28公里，正以每年约500米的速度向西缓慢移动。斯科特极地研究所，剑桥大学
为了将电缆铺设到位，来自阿伯里斯特威斯大学的同事使用热水钻，向下穿过冰层钻出一个1,040米深的孔洞，随后我们将电缆穿入其中。电缆在地表与一台名为“解调仪”的计算机相连，该计算机负责发射并记录激光脉冲。
在六周时间里，我们监测了这条电缆，以测定冰川各层之间的温差。我们还通过测量地震振动沿电缆长度穿过冰层的速度变化，研究了冰的硬度（即冰流动难易程度的指标）：振动传播越快，表明冰越坚硬。地震振动。为此，我们用大锤敲击冰川表面，自行制造了自制冲击波。
冰川的内部构造
这一结果是迄今为止对冰川热学与力学结构最为详尽的描述。冰川的内部温度受若干关键过程控制。在其中心是一个极其寒冷、坚硬的冰核。随着冰川向海岸方向推进，其表面受阳光和较暖空气的加热，温度升至-6.5°C——相比之下堪比热带气温。
然而，越靠近地面，冰川越温暖，因为内部冰晶的持续翻滚会产生热量。再加上地球内部自然辐射出的热量，冰体温度接近0°C。
在这些深度，冰与少量液态水袋共存，类似于雪融化成雪泥的情形。我们将此类冰称为“温冰”，就冰川流动及最终的冰量损失而言，正是关键所在。因此，充分了解我们所拥有的温冰数量至关重要。
那么，我们发现了什么？
首先，冰川的热分布图显示出的变化远超我们的预期。我们在冰体变形尤为明显的区域发现了集中的热斑，即便是在相对较浅的深度——这在冰川冰中从未有过观测记录。
其次，我们在冰川内部观测到三个明显不同的冰层，其中两层符合预期。冰川上部890米由寒冷而坚硬的冰构成。其下则是更古老、更脆弱的冰，可追溯至末次冰期。该层冰之所以较为脆弱，是因为其中含有冰期尘埃颗粒，这些颗粒会破坏单个冰晶之间的结合力。
但最大的意外发现于冰川最底部70米处：我们在此发现了大量温冰。在温暖的高山环境中，这种情况或许可以预料，但在Sermeq Kujalleq冰川如此深度的位置，产生液态水所需的热量只能由显著的冰体变形所产生，这证明了冰盖底部的动力活跃程度。
这些观测结果不仅有助于解释格陵兰冰盖为何正在大量失去质量，还有助于我们预测未来的冰量损失和海平面上升模式。
