利用卫星测量冰川的冰质量损失率

利用卫星测量冰川的冰质量损失率

地理学家们正在对南美洲的冰川进行前所未有的详细调查

如果你将冰川的历史照片与最近拍摄的照片进行比较，你会发现，以前有冰的地方，现在通常只有岩石。然而，地理学家对冰川所覆盖的区域不太感兴趣，他们更感兴趣的是冰川的质量。来自弗里德里希-亚历山大-埃朗根-纽伦堡大学(FAU)的研究人员现在比以往任何时候都更详细地研究了南美洲的所有冰川地区，从委内瑞拉的热带地区到火地岛的亚极地地区。他们的两项主要发现是，质量损失率最高的是巴塔哥尼亚冰原，而热带冰川的质量损失率大大低于此前的预测，尽管这并非乍一看可能是好消息。

测量冰川并不是什么新鲜事。有两种方法特别常用。在第一种方法中，研究人员直接对冰川进行多次测量，并将结果投射到整个地区。当涉及到像巴塔哥尼亚的大冰原这样的大冰川地区时，这尤其成问题，因为这些地区几乎没有任何现场测量数据。另一种选择是使用卫星进行重力测量。科学家们的测量是基于这样一个事实:地球上的引力不仅随着位置的变化而变化，而且随着时间的推移而变化。它受到一些方面的影响，比如地球表面的组成、山脉、地核的运动、板块的运动，以及我们感兴趣的冰川失去质量的情况。这种方法的一个缺点是，当只有很小的地区被冰川覆盖时，如南美洲热带地区，卫星只接收到一个微弱的信号，测量结果明显不准确。

测量所有冰川的一种方法

在马提亚斯·布劳恩(Matthias Braun)教授和托拜厄斯·索特(Tobias Sauter)博士的带领下，FAU的地理学家们专攻气候学、遥感学和空间信息，他们也利用卫星数据测量南美冰川，但他们的研究重点是计算海拔高度，而不是基于重力测量。自2010年以来，德国航空航天中心(DLR)的两颗雷达卫星一直围绕地球运行。tandem - x任务的目的是获得一幅地球的三维图像，它不仅具有一贯的质量，而且比以往的任何图像都更加精确。海拔的差异一直记录到最后一米。FAU的研究人员使用了2011年至2015年收集的数据，并将其与2000年航天飞机雷达地形任务的测量数据进行了比较。他们使用了一种复杂的方法，包括各种校正和计算可能的误差范围，通过比较数据来计算南美冰川地区的海拔变化，从而得到了冰川质量变化的准确图像。他们的方法与众不同，因为他们能够使用一种统一的方法来记录该地区的所有冰川地区。此外，该方法甚至为个别冰川提供了准确的数据。通过比较两项太空任务的测量数据，研究人员可以对整个南美洲的情况有更详细的了解。研究人员第一次成功地将大型巴塔哥尼亚冰原与周边较小的冰川分开分析。

整个冰川都消失了

与其他南美冰川相比，在巴塔哥尼亚的内陆冰原上发现的冰川质量损失最大，面积约为1.8万平方公里，大致相当于德国的莱茵兰-普法尔茨地区。2000年至2011年至2015年期间，那里的冰川数量以每年约174亿吨的速度萎缩，相当于每年19.3立方公里。甚至热带地区的冰川也没有失去这么大的质量。其原因可能是巴塔哥尼亚的大型冰川出口经过狭窄的山谷后流入海洋或湖泊，它们会动态调整。他们已从稳定的阵地撤退，现在必须组成一个新的稳定阵线。这些过程已在流入海洋的潮汐冰川中观察到，这些冰川不一定是气候影响的结果，尽管这可能确实是原因。这种现象对巴塔哥尼亚等大型冰川的影响甚至大于温度变化所引发的影响。以前的调查已经表明，整个冰川已经消失，例如在玻利维亚的一些地区。现在很明显，巴塔哥尼亚也在发生这种情况。

热带地区质量损失率较低

研究揭示的第二个重要事实是，南美洲热带地区——委内瑞拉、哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁和玻利维亚——的冰川数量的变化速度远低于此前的预期。迄今为止的预测计算出，那里的2900个冰川每年大约损失60亿吨的质量。然而，FAU的地理学家发现，它们每年只损失5.5亿吨，大约是迄今估计的10%。这个结果很重要，因为冰川在干旱时期是一个重要的水源:当没有降雨和温度达到最高水平时，冰川融水被用作饮用水，用于灌溉和水力发电。因此，这些地区的人们必须知道冰川正在发生多大程度的变化，不仅需要关于面积的定量数据，而且需要关于其体积和质量的定量数据。在一些地区，如智利和阿根廷的安第斯山脉中部或玻利维亚的科迪勒拉地峡，专家们甚至认为，冰川融化所能提供的最大水量已经超过。这表明冰川正在不可逆转地退缩，并将在可预见的未来完全消失。未来，这些地区旱季可用的水资源将会减少。

然而，调查还显示，一些地区几乎没有发生任何变化，例如智利北部和阿根廷的安第斯山脉以及阿塔卡马沙漠纬度上的玻利维亚南部。

来自埃朗根的研究人员现在希望他们的研究将被纳入政府间气候变化专门委员会(IPCC)的下一份报告。毕竟，冰川融化导致海平面上升，巴塔哥尼亚巨大的冰原尤其重要。冰川在其他方面也被用作气候变化的指标。FAU的地理学家们现在希望将他们的分析扩展到其他地区，并调查在更长的时间内情况是如何发展的。目前，TanDEM-X任务的全球地形模型正在更新。研究人员希望将来能够从这些数据中获益。它们还依赖于正在进行的其他国家任务，例如串联l卫星，这将使这种测量能够更经常地重复。