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研究人员提供有关格陵兰岛融化冰盖的新见解
发布日期:2018-05-15

格陵兰的风化壳或腐烂的冰是温度升高的结果。马修库珀

em由加州大学洛杉矶分校领导的团队是第一个从冰盖顶部测量格陵兰冰川融化的冰川。他们的发现可以帮助科学家更好地预测海平面上升。 / em

这项研究今天发表在“美国国家科学院学报”杂志上,它提供了有关影响格陵兰岛冰原融化的先前未知因素的新见解,最终可以帮助科学家更准确地预测这种现象如何导致海平面上升。

格陵兰岛是融水径流量最大的单一冰川,有助于海平面升高 - 格陵兰海平面上升的至少一半来自冰川融化,加州大学洛杉矶分校地理教授Laurence C. Smith说。 (这甚至超过了冰产犊造成的数量,当大块冰块与冰盖分离时,形成冰山,最终融化到海中。)

自2012年以来,由史密斯领导的一个小组多次访问格陵兰岛的冰盖,利用卫星,无人驾驶飞机和复杂的传感器追踪冰川上融化河流的流速,并绘制包括河流表面区域在内的流域图。

2015年,史密斯和一群加州大学洛杉矶分校研究生和合作者专注于一个27平方英里的分水岭,他们发现了一个以前被气候模型计算忽略的重要过程。一些来自该地区冰川顶部的湖泊和河流的融化水,结束于称为“moulins”的大型沉降洞,并通过冰川向下穿梭,正被储存并被困在冰川顶部的低密度多孔“烂冰块“。

史密斯说:“我们是第一次直接测量融化冰川径流量的独立数据收集工作。”该团队的研究由美国国家航空航天局资助。 “包括我们在内的研究人员试图使用来自冰川边缘的流量收集信息,但这些测量结果在测试气候模型时存在问题。”

史密斯小组发现其数据与五种气候模式计算的融水径流之间存在差异。这些模型的估计值比史密斯团队在冰上测量的结果高出21%至58%。

所以史密斯邀请那些创造这些模型的科学家与他合作。他们一起检查了冰上气象站的实时统计数据,以确认气候模式中的数据是正确的 - 他们发现模型的计算结果是准确的。这意味着融水在冰面上的行程比以前想象的要复杂得多:科学家们认识到,在水通过泥土通过冰之前,它可以游泳,无限期地坐着,或者在表面的多孔冰中重新融化,Smith说。

“在消除了所有其他可能性之后,我们推断出我们数据中的不一致是因为阳光渗入冰层,导致地下融化和融水储存,”该研究的合着者和高级研究员Dirk van As说。丹麦和格陵兰地质调查局。 “现在我们知道这是发生在裸冰区较高的地区,覆盖冰盖的大片区域。

“我们现在知道,多孔冰块中融水滞留的计算应包括在内,”他说。

为了测量冰川上的河流流量,史密斯和他的团队采用了陆地上常用的技术。他们轮班工作,每天24小时不间断收集数据,2015年7月为期三天,冒着寒风凛and,每天20小时的阳光灿烂。研究人员使用安全装置将自己锚定在冰上,并保护自己免受快速流动的水流入危险的穆兰,其中地表水骤然落入冰盖内部。

在许多后勤方面的挑战中,决定如何建立测量河流流量的设备,研究人员不需要将其定位在河流两侧。

加州大学洛杉矶分校地理学博士生林肯皮彻说:“除非你有直升机,否则你不能将人放在冰面上的一条大河的两侧,他想出了一种在试用后保持传感器的方法并在陆地和冰上的错误。他们需要提出一个稳定而坚固的系统,即使他们周围的冰面融化,也能保持原位。

研究合着者,罗格斯大学地理学教授Asa Rennermalm--新不伦瑞克是该实地团队的一员。

“我们使用了一种名为Acoustic Doppler Current Profiler的设备,它根据声音跟踪放电,”她说。 “我们将它连接到一个可浮动的平台上,然后将它连接到冰河两侧的杆上的绳索上。我们每小时将平台来回移动72小时。从未有人在格陵兰冰盖上做过这件事。“

Van说,该项目证明,结合气象学,海洋学和水文学(研究土地上的水的特性和流动)等多学科专业知识对于充分了解冰川和冰盖对气候系统的响应至关重要。

“像拉里这样的水文学家将他们广泛的知识带入冰川学领域,使用我们学科的新方法是非常重要的,”他说。

史密斯说,一般来说,冰川学家不习惯在冰层上思考流域问题。这些流域赋予融水穿透冰面的时间和数量的不规则性目前在“冰动力学”的地球物理模型中没有考虑,这意味着滑冰冰川向海洋移动的速度和空间模式。

“我们正在研究非常成熟的陆面水文学领域,它处理陆地上的河流流域和流域,并将其应用于冰盖,这通常是固体地球物理学的科学领域,”他说。 “我们不得不借助水文学,因为冰面正在变成水文现象。我们可以将这些工具从另一个学科中拿来应用,实际上有一个概念上的突破。“

史密斯和他的团队现在正在进行一项基于2016年格陵兰之行数据的研究,当时他们花了一周的时间跟踪分水岭并挖入冰层。

在加州大学洛杉矶分校研究生Matthew Cooper的带领下,研究人员试图更好地解释烂烂的冰如何陷阱。他们已经将腐烂的冰层追踪到地表以下近3英尺的深度 - 这一发现可以帮助开发气候模型的科学家更好地理解冰层如何减少质量。

史密斯在格陵兰的任务之一就是赋予新一代渴望加入追踪全球气候变化前沿的水文学家。

“对于我来说,气候变化不再是遥远的消息,”加州大学洛杉矶分校博士后研究员Kang Yang表示,他是该研究领域的一员。现任中国南京大学教授,杨将继续与史密斯合作,在格陵兰岛冰盖上绘制河流。

出版物:Laurence C. Smith等人,“直接测量格陵兰冰盖表面上的融水径流”,PNAS,2017; doi:10.1073 / pnas.1707743114

来源:加州大学洛杉矶分校新闻Jessica Wolf