Science：NASA卫星观测揭示16年来南极冰盖的减少

来源：科研圈

科学家们通过 NASA 目前最精确的卫星观测，测量出南极冰盖 2003 至 2019 年间的变化情况。这一研究以前所未有的细节揭示了环境变化对冰盖变化的影响。

该图显示了 2003 年至 2019 年间，南极冰盖的增减情况。深红和紫色区域代表海岸附近较高的冰盖平均损失率，蓝色区域代表南极内陆较慢的冰盖增长率。沿海地区的冰盖损失量（尤其是西南极洲和南极半岛附近）远远超过了南极内陆地区冰盖的增加量。Thwaites 冰架和Crosson 冰架（半岛正下方）的变薄速率最快。从 2003 年至 2019 年，这两个冰架每年分别变薄了 5 米和 3 米。图中间的圆圈为南极正上方，暂未收集该地区数据。图片来源：Smith et al./Science

来源: 华盛顿大学

翻译：页一

审校/编辑：李光昭

一支由华盛顿大学（University of Washington）的科学家们领导的团队,通过美国宇航局（NASA）所具备的的太空中最先进的地球观测激光仪器，对格陵兰岛和南极冰盖在过去 16 年里的变化进行了精确测量。

科学家们发现，自 2003 年以来，南极冰盖的净损失，以及格陵兰岛冰盖的萎缩，导致全球海平面上升了 14 毫米。而在南极洲，由于海洋变暖导致漂浮的冰架融化，造成了海平面的上升。而冰架有助于阻止陆基冰层流入海洋。该研究于 4 月 30 日发表在《科学》（Science）杂志上。（注：冰盖为连续覆盖五万平方公里的冰川组成。大陆冰川流入海洋，浮于海面形成冰架。）

这些发现来自于“冰、云和陆地高程”卫星 2 号（ICESat-2）的数据记录，该卫星于 2018 年秋季被发射进入轨道，并开始进行详细的全球海拔数据测量，包括地球的冰冻地区。通过将ICESat -2 的新数据与 2003 年至 2009 年采集自 ICESat 冰、云和陆地高程”卫星（ICESat）的老数据进行比较，研究人员们对冰盖变化的复杂性进行了全面的总结描述，并对格陵兰岛和南极洲的未来变化提出了深刻见解。

研究论文的第一作者本杰明·史密斯（Benjamin Smith）是华盛顿大学的冰川学家，他说道：“如果你用一个月，甚至一年的时间去观察冰川或冰盖，你不会了解气候对它的影响。如今，我们的研究数据从 ICESat 至 ICESat-2 ，有 16 年的跨度，我们可以更加确信，冰盖的变化与气候的长期变化相关。ICESat-2 是一项非常了不起的数据测量工具。我们得到了关于两个区域（南极大陆和格林兰岛）的冰盖的高质量测量数据，这让我们能够与 ICESat 采集的数据进行详细而精确的比较。”

以前对冰盖损失或增加的研究数据收集通常由多颗卫星和机载任务完成。而这项新研究则只通过对一项数据的测量——由仪器测出由冰面反射回的激光脉冲所经历的“高度”——提供了迄今为止最详细最准确的冰盖变化情况。

研究人员对 ICESat 的测量数据进行了追踪，并与 ICESat-2 在 2019 年采集的更为密集的数据点进行叠加分析，并在这两组数据有密切交集（数以万计的交叉点）的测量点上，通过计算机程序对数据进行分析——这些程序中包含了冰雪密度和其它影响因素——计算冰盖质量的损失或增加。

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“新的分析结果，通过前所未有的细节揭示了气候变化对冰盖的影响，并为理解冰盖发生变化的方式和原因提供了思路。”论文的共同作者、美国宇航局喷气推进实验室（Jet Propulsion Laboratory）的冰川学家亚历克斯·加德纳（Alex Gardner）说道。

研究发现，格陵兰岛的冰盖平均每年的冰损失量达 2 千亿吨，南极洲的冰盖平均每年损失 1180 亿吨。而 10 亿吨冰就足够填满 40 万个奥运会标准大小的游泳池。

史密斯和他的同事们发现，由冰川融水和冰山崩解而导致的海平面上升中，约三分之二来自格陵兰岛，另外三分之一来自南极洲。

论文的共同作者汤姆·诺伊曼（Tom Neumann）是 ICESat-2 项目的科学家，他说道：“令人惊讶的是 ICESat-2 的首批数据采集效果就很好。这些关于陆冰的初步研究结果证实了其他研究团队的共识，但同时更让我们看到了单个冰川和冰架变化的细节。”

史密斯指出，在格陵兰岛，有大量正在不断变薄的沿海冰川。例如，“Kangerdulgssuaq”冰川和“ Jakobshavn ”冰川的海拔平均每年下降 4 到 6 米。变得更“热”的夏季温度融化了冰川和冰盖表层的冰，而某些地方变得更温暖的海水，则侵蚀掉了冰川和冰盖周围的冰。

史密斯指出， ICESat-2 密集的测量数据表明，在南极洲，内陆部分地区的冰盖正在变厚，这可能是由于降雪的增加。但是南极大陆边缘的冰盖损失严重（尤其是西南极洲和南极半岛区域），远远超过内陆地区冰盖的增加量。海洋可能是导致这些地方冰盖损失的主要原因。

史密斯指出：“在西南极洲，我们看到了很多冰川正在迅速变薄。这些冰川的下游有一些漂浮在水面上的冰架。而这些冰架也在不断地变薄，有更多的冰在温暖海水的侵蚀下流入海洋。”

论文的共同作者海伦·阿曼达·弗里克（Helen Amanda Fricker）是加利福尼亚大学圣地亚哥分校（University of California, San Diego）斯克里普斯海洋学研究所（Scripps Institution of Oceanography）的冰川学家。她说道，这些随着潮汐起伏的冰架很难被测量，有些冰架表面粗糙，有裂缝和冰脊，但 ICESat-2 的精确数据和高分辨率让研究人员得以测量冰架的整体变化，而不必担心复杂的冰架特征可能造成的数据结果的偏离。

这是研究人员第一次实现同时获得南极洲周围漂浮冰架的损失量与南极大陆静态的冰盖损失量的数据。

虽然从冰架上融化的冰并不会使海平面上升——因为它已经漂浮在海上，就如同装满水的杯子里的冰块不会使水溢出杯子一样。但冰架的存在，对冰川和冰盖的稳定性有重要作用。

弗里克解释说：“冰架就像大教堂中的起到支撑作用的扶壁，它支撑着冰盖。如果将冰架去掉，或者即使只是把冰架变薄，都是在减少支撑力，而那些缺少了支撑的冰川（冰盖）会流失得更快。”

研究人员发现，在很多移动速度最快的冰川存在的区域——西南极洲，冰架质量正在下降。冰架变薄的模式显示，Thwaites 冰架和 Crosson 冰架的变薄程度最为严重，平均每年分别变薄约 5 米和 3 米。

原文链接: 

https://eurekalert.org/emb_releases/2020-04/uow-frf042420.php 

 【标题】 Pervasive ice sheet mass loss reflects competing ocean and atmosphere processes

【作者】Ben Smith et al.

【时间】30 April 2020

【链接】https://science.sciencemag.org/content/early

/2020/04/29/science.aaz5845

【摘要】

Quantifying changes in Earth’s ice sheets, and identifying the climate drivers, is central to improving sea-level projections. We provide unified estimates of grounded and floating ice mass change from 2003 to 2019 using NASA’s ICESat and ICESat-2 satellite laser altimetry. Our data reveal patterns likely linked to competing climate processes: Ice loss from coastal Greenland (increased surface melt), Antarctic ice shelves (increased ocean melting), and Greenland and Antarctic outlet glaciers (dynamic response to ocean melting), was partially compensated by mass gains over ice sheet interiors (increased snow accumulation). Losses outpaced gains, with grounded-ice loss from Greenland (200 Gt a−1) and Antarctica (118 Gt a−1) contributing 14 mm to sea level. Mass lost from West Antarctica’s ice shelves accounted for over 30% of that region’s total.