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新的研究确定大气河流是南极洲西部积雪增加的原因

新的卫星能够详细测量极端降水事件

2019年的斯韦茨冰川。来源:Kiya Riverman。

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  • Lauren Fimbres Wood

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今天发表在杂志上的一项新研究地球物理研究快报利用美国宇航局的测冰激光卫星,确定大气河流风暴是2019年南部冬季南极洲西部降雪量增加的主要驱动因素。

加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋学研究所的科学家及其同事的这些发现将有助于提高对推动南极洲变化过程的全面理解,并有助于更好地预测海平面上升。这项研究由美国国家航空航天局资助,并得到了荣鼎集团气候影响实验室的额外支持,这是一个由研究气候变化风险的领先研究机构组成的联盟。

大气河流是在天空中狭长的“河流”中输送大量水蒸气的现象。众所周知,它们是美国西海岸降水的主要驱动因素,占西部关键地区年降水量的25- 50%。越来越多的研究发现,大气河流主要影响大多数大陆的西海岸,因为海洋蒸发和风暴在大气中积聚了大量的水分。

NASA的冰、云和陆地高度卫星2号(ICESat-2),于2018年9月发射进入轨道,让人们得以详细了解这片广袤冰冻大陆上的冰雪高度。该卫星的工作原理是每秒向地球表面发送10,000个激光脉冲,通过计算这些脉冲返回卫星所需的时间来测量冰盖、冰川等的高度。每个光子都有一个时间标签,这些标签与GPS位置相结合,以确定其在地面上的确切位置和高度。它每三个月测量一次南极冰盖上的详细轨迹。

“ICESat-2是第一颗能够以如此精确的方式测量南极大陆降雪的卫星,”斯克里普斯海洋学的冰川学家、该研究的合著者海伦·阿曼达·弗里克说。他说:“在冬天,天气条件不允许派遣实地小组在那里进行地面观察。ICESat-2填补了巨大冰盖数据的不足,让我们更好地了解雪质量在季节尺度上的增减。”

通过查看ICESat-2的数据,科学家们发现,由于降雪增加,2019年4月至2020年6月期间南极冰盖的高度有所增加。他们使用大气和雪的计算模型,发现2019年冬季南极洲西部41%的高度增加是由于间歇性极端降水事件在短时间内带来了大量降雪。在这些事件中,63%被确定为陆地大气河流。这些系统与其他风暴的不同之处在于,在大气低层测量到的湿度要高得多。

该图显示了2019年在南极洲西部登陆的大气河流的轨迹,以及相应的高度变化。

在南极登陆的大气河流起源于南半球的亚热带中纬度地区。它们长途跋涉,没有大陆阻挡,最终在南极洲西部登陆。

斯克里普斯海洋学的第一作者、博士候选人Susheel Adusumilli说:“我们知道大气河流的频率预计会增加,所以科学家们能够测量它们对雪量增加或表面融化的影响有多大,这很重要。”“了解整个大陆的积雪量有助于我们更好地了解整体质量是如何变化的,并为我们了解南极冰盖海平面上升的潜力提供信息。”

每年有超过一千亿吨的冰从南极洲流失到海洋中,导致海平面持续上升。大部分冰的损失是由于环绕南极洲的漂浮冰架融化导致流入海洋的冰增加。了解南极洲内部降雪带来的质量增加和海洋变暖带来的质量损失之间的平衡是改进海平面上升预测的关键。

虽然这项研究在短期内追踪了冰块,但南极洲的大气河流也会导致大量融雪。事实上,这项研究发现,大约90%的夏季大气河流和10%的冬季大气河流与南极西部冰盖潜在的表面融化相吻合。大气河流驱动的融化是由于来自这些系统的低云,它们可以吸收并重新释放热量到地表。科学家们需要进一步研究,以了解这些事件是造雪者还是融雪者,考察季节性、湿度水平、云量等因素,或者是否每个因素都依赖于风暴。

“在美国,科学家们研究大气河流,看看它们是否对加州的供水有益,还是造成洪水的危险,”研究合著者梅雷迪思·菲什说,她是罗格斯大学的博士后助理,也是斯克里普斯海洋学的校友,她在那里学习西部极端天气和水事件中心.“南极洲有趣的问题是,大气河流会导致融雪还是积雪?”

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