地大傅磊教授团队新发现46个南极冰下湖

南极大陆覆盖着平均厚度超过2400米的冰盖，下面隐藏了许多令人叹为观止、形态各异的冰下湖。日前，我国科学家利用一种新的分析方法，在东南极冰盖下新发现了46个冰下湖，这也是今年的最新发现。

2020年初，傅磊教授在南极用飞机搭载冰雷达探测冰下湖，其身后为中国第36次南极科考固定翼飞机雪鹰601。

该研究成果由中国地质大学（武汉）地球物理与空间信息学院傅磊教授团队联合中国极地研究中心冰雪所极地冰盖多圈层相互作用与气候变化研究团队，南方科技大学地球与空间科学系陈晓非教授团队共同完成。国际学术期刊《冰冻圈》近日刊登了相关研究论文，论文第一完成单位为中国地质大学（武汉）地球物理与空间信息学院。85后的傅磊教授主要从事背景噪声面波成像、地质雷达、极地地球物理等方面研究。

越过接地线、进入冰架下空腔的湖水，还可能改变冰架-海洋相互作用，进而引发海洋环流变异。根据现在的统计，科学家在南极冰盖下方共发现675个冰下湖，其中有3个冰下湖被成功钻探取样。因此，开展南极冰下湖研究对于冰盖动力学、沉积过程和冰下地球化学环境以及生命演化等都具有重要意义。

据悉，冰雷达探测是搜寻南极冰下湖并解析其结构的主要方法之一。在冰雷达图像中，冰下湖通常被记录为冰岩界面附近清晰、明亮且平坦的二维反射特征。“反射能量强的地方就是冰下水面。”傅磊介绍，早期有关冰下湖的发现主要来自对冰雷达图像中的这些特殊视角特征的判读与解译。随着冰雷达探测技术发展，基于人工经验的自动或半自动判读方法受到了巨量数据的限制，既复杂又费时，还易产生误判。

傅磊研究团队提出了一种针对冰雷达数据冰底反射波形特征，进行变分自动编码（VAE）的新方法，实现了对冰底单道雷达反射回波信号的科学分类。利用该方法，研究团队对东南极甘布尔采夫山脉AGAP-S区域的冰雷达图像进行了全面扫描。结果发现，该区域存在许多基于传统方法未能识别的几何轮廓更为狭小的冰下湖，数量多达46个，这也是今年最新的发现。

变分自动编码器(VAE)从冰雷达图像中揭示AGAP-S区域的新冰下湖。

业内专家表示，这种自动检测南极冰下湖的VAE聚类方法，不仅可以显著提高冰下湖的发现效率与精确度，还有望扩展到检测和标记更多的南极冰下环境类型，为南极冰盖底部和内部结构的深入研究提供技术支撑。

傅磊表示，他希望将这种方法推广到南极大陆及整个格陵兰岛，更新冰下湖的数目。