南极冰盖消融对全球大地水准面变化与海面的影响

根据世界气象组织预测,到2030年左右,大气中CO2的浓度将是上世纪工业发达前的2倍,全球气温将因此上升1.5～4.5℃。这可能对南极冰融产生一些影响,但目前还没有确实资料予以证实。本文基于这样的假定,即在今后50年左右的时间内,若南极冰盖将平均融化10m,冰融成水将使全球相对海平面普遍上升,平均约为30cm。由于地表负荷重新分布,地球的形状将会调整,因此研究该事件对全球大地水准面变化、特别是相对海平面变化的影响具有很重要的意义。

冰盖消融的海平面指纹变化及其对GRACE监测结果的影响

全球变暖背景下的冰盖消融以及由此带来海平面上升日益明显,直接影响地球表面的陆地水质量平衡,以及固体地球瞬间弹性响应,研究冰盖质量变化的海平面指纹能够帮助深入了解未来海平面区域变化的驱动因素.本文基于海平面变化方程并考虑负荷自吸效应(SAL)与地球极移反馈的影响,借助美国德克萨斯大学空间研究中心(Center for Space Research,CSR)发布的2003年到2012年十年期间的GRACE重力场月模型数据(RL05),结合加权高斯平滑的区域核函数,反演得到格陵兰与南极地区冰盖质量变化的时空分布,并利用海平面变化方程计算得到了相对海平面的空间变化,结果表明:格陵兰与南极冰盖质量整体呈明显的消融趋势,变化速率分别为-273.31Gt/a及-155.56Gt/a,由此导致整个北极圈相对海平面降低,最高可达约-0.6cm·a^(-1);而南极地区冰盖质量变化趋势分布不一,导致西南极近海相对海平面下降,而东南极地区近海相对海平面上升,最高可达约0.2cm·a^(-1).远离质量负荷区域的全球海平面以上升趋势为主,平均全球相对海平面上升0.71mm·a^(-1),部分远海地区相对海平面上升更加突出(例如北美与澳大利亚),高出全球平均海平面上升速率将近30%.此外,本文也重点探讨了GRACE监测冰盖消融结果中由于极地近海海平面变化导致的泄漏影响,经此项影响校正后的结果表明:海平面指纹效应对GRACE监测格陵兰与南极地区2003—2012期间整体冰盖消融速率的贡献分别为约3%与9%,建议在后期利用GRACE更精确地估算研究区冰盖质量变化时,应考虑海平面指纹效应的渗透影响.

冰盖生长和消融的实验研究与数值模拟

为研究冰盖生长和消融的规律,在实验室内设计了水体结冰实验。通过实验得到冰盖厚度、水温和冰内温度随时间的变化过程。根据对水体结冰和融化物理过程的分析,建立水温与冰盖生长、消融相互作用的耦合模型。采用耦合模型来模拟水体结冰和融化过程,通过对模拟结果与实测结果的对比,发现冰厚和水温的计算值与实测值基本吻合。此结果为研究高海拔、高纬度地区封冻水库的结冰机制及冰盖下的水温时空分布提供重要理论基础。

格陵兰冰盖表面消融研究进展

冰盖表面消融是格陵兰冰盖物质平衡的重要组成部分,已成为近年来格陵兰冰盖研究的热点.格陵兰冰盖表面消融研究的关键在于理解冰盖融水的产生、运移和释放等水文过程,需要解决如下关键科学问题:1)冰盖表面产生了多少融水;2)冰盖表面水文系统具有什么特征;3)冰盖表面融水如何影响冰盖运动;围绕这些科学问题,总结了格陵兰冰盖表面消融的研究进展.冰盖表面消融建模、冰盖表面湖的信息提取与面积特征变化、深度反演与体积量算等是目前研究冰盖表面融水量的主要途径,冰盖表面湖、冰盖表面径流、锅穴与冰裂隙等表面水文要素的空间分布规律研究则可用于揭示冰盖表面水文系统特征,冰盖表面融水与冰盖运动速率的关系、表面融水进入冰盖内部与底部的水文过程是目前揭示表面融水如何影响冰盖运动的主要手段.

利用Cryosat-2数据确定格陵兰冰盖高程和体积变化

格陵兰冰盖是全球第二大冰盖,其消融情况对全球海平面上升的影响不可忽视。利用Cryosat-2卫星测高数据计算了2011—2017年间的格陵兰冰盖高程及体积变化趋势,对格陵兰冰盖各冰川流域系统的变化进行了详细分析,并与由ICESat激光测高数据获得的2003—2009年格陵兰冰盖变化趋势进行了对比。结果表明,格陵兰冰盖在2011—2017年间的平均高程变化为(-12.3±0.38)cm·a^(-1),体积变化速率为(-220.38±6.0)km^(3)·a^(-1),其主要消融区域位于冰盖边缘,且其消融速度较之2003—2009年间的情况有进一步增加的趋势。

环球热点

北极海冰融化致使数千海象弃冰登陆最近,美国阿拉斯加的西北部海岸有数千头海象出没。环保专家认为,这是全球气候变暖导致北极海冰融化后出现的令人忧虑的结果。在夏秋两季,阿拉斯加海象、特别是处于繁殖期的雌海象经常出没于北极的浮冰群上。但今年夏天,由于北极冰盖消融加剧。