卫星数据显示格陵兰冰板上的湖泊可以耗尽大量的水,即使在冬天也是如此

在格陵兰冰盖的表面湖

每年夏天,随着天气变暖,格陵兰冰原表面形成湖泊。它们可以存在数周或数月,但由于水力压裂,它们可以在数小时内排干,将数百万立方米的水和热量转移到冰盖底部。现在,剑桥大学的研究人员利用卫星“在黑暗中观察”,发现这些湖泊在冬天也能排干水。信贷:伊恩·威利斯

在冬季,研究人员使用卫星数据以“在黑暗中看到”,研究人员首次展示了格陵兰冰板排水的第一次,这是一种对世界第二大冰板流向海洋的速度的影响。

来自剑桥大学的研究人员,从欧洲空间局卫星的雷达数据展示了,即使来自太阳的热量不存在,这些湖泊也可以将大量水放电到冰盖的底部。这些“排水事件”被认为在通过从下面润滑它来加速冰的运动来发挥重要作用。

以前对湖泊排水的研究都是在夏季进行的,通过直接实地观测和光学卫星数据的结合进行,这需要日光。

剑桥研究人员开发的方法使用雷达“反向散射” - 当格陵兰在近乎全黑中时,波浪从冬季播出的卫星反射到卫星的反射。

研究结果发表在杂志上冰冻圈这一研究表明,格陵兰冰盖下的“管道”系统不仅会在去年夏天慢慢漏水,而且即使在北极冬季的深处,水也会被“补充”,因为大量的表层湖水会像瀑布一样倾泻到冰盖底部。

许多以前的研究表明,由于熔化和径流,格陵兰冰盖损失质量损失,损失率正在加速。

来自剑桥大学斯科特极地研究所(SPRI)的伊恩·威利斯博士是该研究的合著者之一,他说:“在预测冰盖未来方面,一个未知因素是冰川移动的速度——它们是否会加速,如果会的话,速度有多快。”“控制冰川移动速度的关键是到达冰盖底部的融水的数量,这是我们工作的切入点。”

每年夏天,随着天气变暖,格陵兰冰原表面形成湖泊。它们可以存在数周或数月,但由于水力压裂,它们可以在数小时内排干,将数百万立方米的水和热量转移到冰盖底部。受影响的地区包括冰盖内部的敏感区域,那里对冰流的影响可能很大。

“总是认为这些湖泊只在夏天排出,只是因为它是温暖的,太阳导致冰块融化,”同事Corinne Benedek,也来自Spri。“在冬天,它是黑暗的,表面冻结。我们认为湖泊的填补是导致他们最终排水的原因,但事实证明这并不总是如此。“

Benedek目前是斯普里研究所的博士研究生,她在攻读硕士学位研究卫星热数据时,第一次对冬季表面湖泊的变化产生了兴趣。

“热数据告诉我,液态水可以在整个冬天存在于湖泊中,”她说。之前使用机载雷达进行的研究也发现了夏季埋在冰盖表面几米以下的湖泊。这两件事让我开始思考全年观察湖泊的方法。我们通常用来观察湖泊的光学卫星图像在冬天没有,甚至在多云的时候也没有。”

Benedek和Willis开发了一种使用来自Sentinel-1卫星数据的方法,它使用一种称为合成孔径雷达(SAR)的雷达。SAR在波长下起作用,使得可以通过云和黑暗中看到。使用SAR读取不同的冰和水,因此他们开发了一种轨道在SAR反向散射发生的突然变化时追踪的算法。

在过去的三个冬天里,他们发现了六个似乎在冬天干涸的湖泊。这些湖泊是被冰层覆盖的地下湖泊或表面湖泊。该算法能够识别在一张图像和12天后记录的下一张图像之间湖的后向散射特征发生显著变化的地方。

SAR数据以前一个秋季和后续弹簧的额外光学数据备份,这证实了湖区为六个排水湖泊萎缩。对于其中的三个湖泊,光学数据以及来自其他卫星的数据,用于显示雪和冰覆盖的湖泊坍塌,掉落几米,再次确认水已经排水。

“我发现的第一个湖令人惊讶的是,”Benedek说。“我花了一段时间,以确保我认为我看到的是我所看到的。我们在事件之前和之后使用了表面高程数据,以确认我们在思考的内容。我们现在知道冬天的湖泊排水是可能发生的事情,但我们尚不知道它发生的频率。“

“冰川在冬天慢下来,但他们仍然在移动,”威利斯说。“这必须是这种运动,导致骨折在某些地方发展,允许一些湖泊排出。我们还不知道这种冬季湖排水现象的普遍普遍,但它可能对格陵兰冰板以及北极和南极的其他地方具有重要意义。“

参考:“通过Rosamond J. Tutton和Robert G.的方式,”在远程领域监测雪特征的低成本方法“,4月4日,1月4日,冰冻圈
DOI: 10.5194 / tc - 15 - 1 - 2021

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