本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻工作： 订阅。通过购买订阅，您将帮助确保未来那些关于塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事。
4月14日：这几天很忙。昨天，团队的其余部分从费尔班克斯抵达。这七人来自费尔班克斯和科罗拉多州，都是北极冰雪研究的资深人士，除了艾莉森，她是科罗拉多大学的研究生。从活动开始，我们就一直在进行三项工作，预计我们携带激光雷达的飞机明天到达。这些工作是：
- 建立一个精确的GPS控制网络，使飞机能够以10厘米的定位精度进行导航，
- 操作我们的地面激光雷达，产生小的“靶心”，我们将在那里以厘米级的精度了解雪面地形，以及
- 沿着计划的飞行路径测量雪深和雪水当量（SWE），而不会在飞机飞行前破坏太多的雪。
随着整个团队到位，飞机预计在一天内到达，节奏加快了。
几天前，我们为了准备工作，安装了GPS基站。在规划过程的早期，我们确定，为了能够校正机载激光雷达收集的GPS数据，至少需要建立一个或两个高阶基站。国家测地测量局对基准点进行稳定性评级。有四个等级：（A）最可靠，预计不会移动，（B）可能稳定，（C）可能保持海拔，但会受到地面移动的影响，（D）稳定性可疑或未知。在北方工作最具冒险性的一个方面是找到一个被认为是A级的测量纪念碑，并且可以从公路系统轻松到达。您可以找到一个钻入岩石露头的钢筋（图1），或者在较高的位置寻找，也许可以找到一个（如图2）位于斜坡山顶，那里有一个通信塔。
不幸的是，大多数可以轻松找到的纪念碑往往属于D级，它们是铜包钢棒，被驱动到松散的砾石土壤中大约5英尺深，并且它们的状态充其量是可疑的。一个很好的例子是被称为GAL（加尔布雷思的缩写）的站点，它位于我们大部分工作所在的附近山顶上。（图3）。这座纪念碑于1971年放置，我们发现测量帽被一些不明事件变形了。最有可能的是，它被一个冒险的雪地摩托车手冲上山顶撞击了。
第二常见的纪念碑类别是B级，它们遍布道尔顿高速公路沿线，于1974年安装（图4）。这些纪念碑是铜包钢棒，被驱动到10+英尺的深度。许多都受到冻胀的影响。
A级纪念碑提供最佳稳定性，并放置在岩石露头中，钻入基岩或具有深层地基的大型结构中。这些往往位于高处，难以到达的地方。在我们的案例中，我们碰巧知道在萨加瓦尼尔克托克（或萨格）河附近的公路沿线最北端的岩石露头中，有一个美丽的纪念碑。这座纪念碑位于一条小溪上方岩石壁架的顶部（图5）。
然而，被派去安装基站的工作人员有一个错误的纪念碑GPS位置，这导致工作人员在小溪底部四处挖掘，寻找一个不存在的杆子和盖子。经过一段时间的铲挖后，我们意识到没有一个自重的测量员会将纪念碑放在小溪中，因此我们向上看了一下岩石壁架，几分钟就找到了纪念碑（图6）。
在那里，我们建立了GPS基站，使用链条将其固定到位，以保持桅杆处于垂直位置。连接了一组电池和一个太阳能电池板，为GPS供电，现在以5赫兹的速率收集位置点。
我们一直在做的另一件事是走到野外，测量大量的雪深。这需要骑雪地摩托，它们可以在雪地里留下很深的痕迹（图8）。因此，我们一直担心在飞机飞越该区域并使用机载激光雷达绘制雪图之前，我们不会追踪到比我们需要的更多的雪。另一方面，我们知道我们需要开始进行地面测量，因为地面测量比机载测量花费的时间要多得多。
因此，我们一直在对雪地摩托的轨迹实施非常严格的纪律：每个人都必须在同一条轨迹上行驶；不允许任何人在新雪地里转弯，我们绕着一些密集的采样区域行驶迂回的路线。这听起来似乎没有太多限制，但在开阔的苔原上驾驶雪地摩托的一件事是，它给人一种真正的自由感。广阔的空间——没有栅栏——广阔的天空。当那些开阔的斜坡在召唤时，很难跟在另一辆雪地摩托车后面保持队形。
但是令我们惊讶的是，雪已经被破坏了，而且不是被雪地摩托破坏的。它被驯鹿破坏了。驯鹿成群结队地来到我们所在的地区，它们在许多地方以苔原为食（图9）。当驯鹿进食时（图10），它们会寻找雪的薄弱区域，并挖开积雪以获取下面的地衣。这被称为坑洼（图11），并且已经成为大量研究的主题。
科学文献一致认为，驯鹿选择在哪里挖坑是基于雪下方的牧草（它们通过气味找到），雪的深度和硬度。目标是以最少的能量消耗获得最大的食物价值。雪越深越硬，成本就越高。高度压实的雪每蹄击的能量消耗量几乎是较软的雪（如新雪或最近的雪）的四倍。
现在这是冰雪科学和生物学交叉的地方：在过去的几天里，我们一直注意到积雪中间埋藏着一块厚厚的风板（请参阅4月9日的博客）。这块风板是在冬季的某个时候由一场风暴产生的。当我们完成数据分析后，我们就会知道它发生的时间。
该层的密度约为0.5克/立方厘米，这几乎是季节性雪可以达到的最高密度（没有融化或机械压实）。此密度相当于大约一半空气一半冰。该层在某些地方很厚，在另一些地方很薄，甚至在某些地方不存在。我们在许多坑洼处停下来，在我们看来（尽管没有任何统计上的严谨性），驯鹿通常会找到一个雪的薄弱区域，它们在那里开始挖坑和觅食。它们从开始的地方挖出来，但是当它们遇到风板层时，它们停止了，放弃了该坑洼区域，并找到了一个新的区域。我们简要查看的一些文献支持了这个想法……但其他论文不太确定。
有一点是肯定的，在这个寒冷而艰苦的环境中，找到足够的食物来保持生命和温暖是困难的，像高效的挖坑这样的小事很重要。这是一个生存与死亡之间只有一线之隔的土地。
本文的合作者：Art Gelvin是CRREL-Alaska的首席技术员，一名测量员和经验丰富的北极助手。他自1985年以来一直居住在阿拉斯加州的费尔班克斯。可以通过Arthur.B.Gelvin@usace.army.mil与他联系。
本系列先前内容