研究人员对格陵兰岛融化的冰盖提供了新的见解

UCLA为格陵兰熔炼冰盖提供了新的见解

格陵兰岛的风化壳或腐烂的冰是气候变暖的结果。马修·库珀

UCLA LED团队是第一个衡量来自冰盖顶部的格陵兰融化的冰川。他们的发现可以帮助科学家更好地预测海平面。

这项研究,在今天的美国国家科学院的期刊论文发表,对影响格陵兰岛融化的冰盖先前未知的因素提供了新的见解,并可能最终帮助科学家更准确地预测这种现象会如何导致海平面上升。

加州大学洛杉矶分校地理学教授劳伦斯·c·史密斯说,就导致海平面上升的融水径流而言,格陵兰岛是最大的一个融化的冰盖,而格陵兰岛的海平面上升至少有一半是由融化的冰造成的。(这个数字甚至超过了冰裂所造成的数量。冰裂是指大块的冰从冰原上分离出来,形成冰山,最终融化到海里。)

自2012年以来,史密斯领导的团队已经多次访问了格陵兰岛的冰盖,使用卫星,无人机和复杂的传感器来跟踪冰川顶部的熔融河流的流速,并将流域映射,包括河流之间的表面积。

2015年,史密斯和一群UCLA研究生和合作者专注于27平方英里的流域,他们发现了一个以前遗漏了气候模型计算的重要过程。Some of the meltwater from the lakes and rivers atop the region’s glaciers, which end in large sinkholes called “moulins” and barrel down through the glacier, is being stored and trapped on top of the glacier inside a low-density, porous “rotten ice.”

史密斯说:“我们的研究是第一次独立收集数据,直接测量冰川融水径流的速率。”该小组的研究是由美国宇航局。“包括我们的研究人员已经尝试使用从冰的边缘的流量收集信息,但这些测量对于测试气候模型是有问题的。”

史密斯的团队发现了它的数据与五个气候模型之间的数据与熔融水径的计算差异。这些模型的估计比史密斯的团队在冰上测量的速度高出21%至58%。

所以史密斯邀请了创造这些模型与他合作的科学家。他们一起检查了冰上的天气站的实时统计,以确认气候模型中的数据是正确的 - 而且他们发现模型的计算准确。这意味着熔融水在冰面上的旅程比以前想象的更复杂:科学家认识到,在水通过麦林斯通过冰之前,它可以池,无限期地坐在表面上的多孔冰中,史密斯说。

“在排除了所有其他可能性后,我们推断,我们数据中的分歧是因为阳光穿透到冰,导致地下融化和融水储存,”该研究的合著者、丹麦和格陵兰地质调查局(Geological Survey of Denmark and Greenland)的高级研究员德克·范·阿斯(Dirk van As)说。“现在我们知道,这种情况发生在覆盖冰盖大片区域的裸露冰区的较高区域。

“我们现在知道多孔冰中的熔融水潴留的计算应以某种方式包括在内,”他说。

为了测量冰面上的河流流量,史密斯和他的团队采用了一种通常在陆地上使用的技术。2015年7月,他们轮班工作,连续三天每天24小时、每小时收集数据,冒着寒冷、大风和每天20小时的烈日。研究人员使用安全装置将自己固定在冰层上,并保护自己不受快速流动的水流入危险的冰臼的影响,在那里,地表水垂直落入冰盖内部。

在许多后勤挑战中,确定如何设置设备以测量河流以研究人员不需要定位在河流的两侧。

“Unless you have a helicopter, you can’t station people on both sides of a large river on top of the ice,” said Lincoln Pitcher, a UCLA doctoral student in geography, who figured out a way to keep sensors in place after trial and error on land and ice. They needed to come up with a stable and strong system that would stay in place even though the ice surface around them was melting.

学习联合作用,罗格斯大学地理学教授,新不伦瑞克的地理学教授是野外团队的一部分。

“我们使用了一种叫做声学多普勒电流分析器的设备,它根据声音来跟踪放电,”她说。“我们把它绑在一个可漂浮的平台上,然后把平台绑在绳子上,绳子连着冰河两边的杆子。在72小时内,我们每小时来回移动一次平台。以前没有人在格陵兰冰原上这样做过。”

据说该项目证明,将来自多个学科的专业知识 - 其中包括气象,海洋学和水文(在土地上的水的性质和流动的研究) - 对于充分了解冰川和冰盖如何应对气候系统至关重要。

“重要的是,拉里这样的水文学家将他们的广泛知识带入冰川冻结,使用新的纪律的方法,”他说。

史密斯说,总的来说,冰川学家不习惯思考冰上的分水岭。目前,在“冰动力学”的地球物理模型中,没有考虑到这些分水岭在融冰穿透冰层的时间和数量上的不规则性,“冰动力学”指的是冰川冰向海洋移动时滑动的速度和空间模式。

“我们正在占地面积成熟的土地水文领域,该地表水文涉及河流和流域,并将其应用于冰盖,这通常是固体冰地球物理的科学领域,”他说。“我们必须从水文中借用,因为冰表面变得越来越多是一种水文现象。我们可以从另一个学科中获取这些工具,并应用它们,实际上具有概念突破。“

史密斯和他的团队现在基于数据从2016年前往格陵兰岛,研究工作时,他们花了一个星期的跟踪流域和挖掘到烂冰。

在加州大学洛杉矶分校研究生马修·库珀的带领下,研究人员正试图更好地解释腐烂的冰是如何困住水的。他们对腐烂的冰进行了追踪,深入到地表以下近3英尺的地方——这一发现可以帮助开发气候模型的科学家更好地了解冰盖是如何流失质量的。

史密斯在格陵兰岛的使命之一是赋予新一代水文学家以力量,他们渴望加入追踪全球气候变化的前线。

“对我来说,气候变化不再是遥远的新闻了,”加州大学洛杉矶分校前博士后学者康扬(Kang Yang)说,他是这项研究现场小组的成员。杨现在是中国南京大学的一名教授,他将继续与史密斯一起绘制格陵兰岛冰原上的河流地图。

出版物:Laurence C. Smith等,“格陵兰冰板表面上的熔融径流直接测量”,2017年PNAS;doi: 10.1073 / pnas.1707743114

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