科学家借助人工智能追踪永久冻土融化,北极湖泊数小时内消失
要点速览
- •通过永久冻土探索门户开展合作的国际团队监测着北极超过400万个湖泊,其中包括阿拉斯加苔原上的7000万个热喀斯特池塘。
- •湖泊突然排水是富冰永久冻土已经融化的有力指标,一个需要一千年才能形成的湖泊可能在数小时内被排干。
- •阿拉斯加西北部的苏厄德半岛和鲍德温半岛仅在2018年夏季就因异常温暖的冬季失去了约4600个湖泊中近200个超过四分之一面积的区域。
- •尽管2025-26年冬季偏冷,研究人员仍在2026年6月和7月识别出约30个新排干的湖泊,表明永久冻土融化仍在持续。
- •新的近实时地图帮助社区识别应避开的富冰地面以及更安全的低冰建筑区域。

佛罗里达州的天坑屡屡登上新闻头条,尤其是当它们吞噬汽车或整栋房屋时。但佛罗里达的天坑风险与阿拉斯加相比,可谓小巫见大巫。
阿拉斯加的大部分土壤由永久冻土构成——即连续至少两年保持在32华氏度(0摄氏度)以下的地面。这种地面往往富含冰,一旦冰融化,其上的土地就可能塌陷。随着气温升高,这类塌陷在整个北极地区正变得更加频繁。
其后果与佛罗里达相似:当建筑物、道路和管道下方的地基下沉时,会造成重大财产损失。风险不容小觑:永久冻土约占北半球陆地面积的四分之一,其中许多北极社区的道路、管道和建筑物在设计时都假定其下方的地面会保持冻结。
尽管潜在损失巨大,但能够帮助北极居民和社区领导者做好准备的永久冻土融化最新地图仍然罕见。为弥补这一空白,一支由水文学家和数据科学家领导的团队建立了交互式网站,利用北极版天坑的独特特征,近实时追踪整个北极地区的永久冻土融化。
永久冻土融化的明显迹象
永久冻土无法在不挖掘的情况下直接测量,但有一些可供观察的迹象。当富冰永久冻土融化时,地面表面会下沉,形成所谓的热喀斯特池塘——即积水的洼地。随着该地区气温以全球平均速率的两到三倍上升,如今北极的许多地方已遍布以这种方式形成的池塘和湖泊。
这些湖泊在卫星图像中很容易识别,观察它们随时间的变化可为下方永久冻土的变化提供线索。
大湖泊一夜之间消失
有时,引发天坑的同一过程会冲刷出新的河道,将湖泊完全排干,留下一个裸露的圆形洼地。一个数百米长的湖泊可能需要一千年才能形成,但一个异常温暖的夏季引发的永久冻土融化,却能在短短几小时内将其完全排干。
当湖泊突然消失时,这就是富冰永久冻土已经融化的有力指标。消失的湖泊也提供了一种在大范围内监测永久冻土、并精确定位融化最活跃区域的实用方法。
自20世纪40年代末开始的航空照片和自20世纪70年代可用的卫星图像,使科学家能够重建北极永久冻土景观过去的样貌,包括永久冻土湖泊存在和不存在的位置。
借助人工智能,科学家现在可以快速分析来自北极广阔区域的新图像,寻找永久冻土变化的迹象,例如新池塘的出现或旧池塘的消失。这一方法反映了永久冻土研究的更广泛转变:由于该地区过于广阔和偏远,仅靠实地调查无法覆盖,对卫星数据的机器分析已成为在全北极尺度上追踪景观变化的主要工具。
通过永久冻土探索门户开展合作的一支国际科学家团队,已绘制并正在积极监测北极地区超过400万个湖泊,其中包括阿拉斯加苔原上的7000万个热喀斯特池塘(也称槽状池塘)。
在这些景观中检测永久冻土融化的迹象,有助于社区为环境变化做规划。新地图可以显示哪些土地下方是富冰永久冻土(意味着不适合作为建筑选址),以及哪些冻土含冰量较低(可能表明建筑选址更安全)。
2026年正在发生的永久冻土变化
阿拉斯加西北部的苏厄德半岛和鲍德温半岛是湖泊突然排水的热点地区。在过去二十年中,该地区失去了许多覆盖其景观达数千年之久的大型湖泊。仅在2018年夏季,在经历异常温暖的冬季之后,该地区约4600个湖泊中就有近200个失去了超过四分之一的面积。
尽管2025-26年冬季对阿拉斯加而言偏冷,该地区的湖泊面积仍在继续减少——这表明永久冻土融化仍在持续。团队在2026年6月和7月又识别出约30个受排水影响的湖泊。
每年夏季,尤其是6月和7月,这一过程会在北极数百个湖泊上上演。然而,并非所有湖泊变化都源于永久冻土融化。例如,洪泛平原和湿地中的湖泊因春季大量融雪而随季节剧烈变化的情况并不罕见。野生动物也可能发挥作用:例如,海狸可以在湖泊突然排干后,通过筑坝拦截新形成的排水通道,重新造出湖泊。
与永久冻土融化共存
过去,关于永久冻土在哪里发生变化的信息,主要来自数年后才发表的科学研究。如今有了近实时数据,研究人员可以更深入地研究融化过程,社区也可以在规划新建设之前获取永久冻土状况的最新信息,并了解哪里可能出现问题。对于研究北极碳循环的科学家而言,同样的监测在建设规划之外也意义重大:永久冻土储存着大量冻结的有机碳,融化会使这些物质暴露于分解之中。接下来值得关注的是,近实时湖泊追踪能否扩展到其他融化指标——例如地面沉降和海岸侵蚀——从而更全面地描绘这片冰冻北方的变化图景。
Anna Liljedahl,阿拉斯加大学费尔班克斯分校北极水文学兼职教授;Ingmar Nitze,阿尔弗雷德·韦格纳研究所极地与海洋研究中心极地地球科学博士后研究员
本文根据知识共享许可协议转载自The Conversation。本文最初发表于Fortune.com。