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OTT助力量化格陵蘭冰蓋的融化速度，積極應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn)

2024-01-30，星期二

面對(duì)全球變暖的現(xiàn)狀，我們更加需要了解有關(guān)極地冰蓋的知識(shí)。格陵蘭冰蓋是僅次于南極冰蓋的地球上第二大冰蓋，對(duì)海平面上升有很大影響。事實(shí)上，如果整個(gè)格陵蘭冰蓋融化，可能會(huì)導(dǎo)致全球海平面上升7米。

為了解這片動(dòng)態(tài)冰蓋的復(fù)雜性，丹麥和格陵蘭地質(zhì)調(diào)查局（GEUS）運(yùn)用了先進(jìn)的監(jiān)測(cè)方法和技術(shù)，對(duì)該區(qū)域的融化現(xiàn)象進(jìn)行了全面的調(diào)查。他們使用的設(shè)備是Lufft WS401 一體式天氣傳感器，可以測(cè)量溫度、相對(duì)濕度、降水量和氣壓，支持格陵蘭島各地監(jiān)測(cè)站的研究。

量化質(zhì)量平衡

冰蓋的質(zhì)量平衡決定了冰的凈增或減，是影響全球海平面上升的關(guān)鍵指標(biāo)。質(zhì)量平衡是由各種過(guò)程的復(fù)雜相互作用產(chǎn)生的，包括通過(guò)沉淀獲得的質(zhì)量增益和通過(guò)表面熔融、基底熔融、蒸發(fā)、升華和崩解獲得的質(zhì)量損失。

為了更好地了解質(zhì)量平衡的變化，監(jiān)測(cè)工作由兩個(gè)獨(dú)立的項(xiàng)目管理，這兩個(gè)項(xiàng)目將冰蓋分為兩個(gè)不同的區(qū)域：消融區(qū)和積聚區(qū)，消融區(qū)的冰在冰蓋周?chē)诨?，積聚區(qū)的降水在中心區(qū)域積聚。

2007年，丹麥啟動(dòng)了格陵蘭冰蓋監(jiān)測(cè)計(jì)劃（PROMICE），以評(píng)估消融區(qū)的質(zhì)量損失。在堆積區(qū)，GEUS最近接管了成立于1995年的格陵蘭氣候網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)。Lufft WS401 一體式天氣傳感器部署在這兩個(gè)區(qū)域，以測(cè)量有助于了解冰蓋質(zhì)量平衡的基本氣象參數(shù)。

格陵蘭島自動(dòng)氣象站地圖（GEUS）

監(jiān)測(cè)冰流量

為了全面了解堆積區(qū)的近地表氣候，GEUS在44個(gè)臺(tái)站中的16個(gè)臺(tái)站的不同高度安裝了兩個(gè)Lufft WS401天氣傳感器。這種方法使團(tuán)隊(duì)能夠測(cè)量梯度，并提高確定質(zhì)量平衡的整體準(zhǔn)確性。

此外，GEUS還采用了其他儀器，如冰損失測(cè)量系統(tǒng)、風(fēng)速和風(fēng)向傳感器、太陽(yáng)輻射儀器和傾斜傳感器，以創(chuàng)建冰蓋動(dòng)態(tài)的整體視圖。用于確定蒸發(fā)和其他現(xiàn)象的太陽(yáng)輻射儀器也是由OTT HydroMet旗下品牌Kipp & Zonen開(kāi)發(fā)研制的。

安裝在兩個(gè)不同高度的氣象站（GEUS）

Lufft WS401是一款一體式緊湊型天氣傳感器，可測(cè)量溫度、相對(duì)濕度、降水量和氣壓。該儀器測(cè)量吸氣溫度的能力提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)為評(píng)估冰蓋表面的能量變化提供了其他氣象參數(shù)。

WS401的緊湊設(shè)計(jì)和多功能性使其成為極地挑戰(zhàn)性條件下的理想選擇。Lufft、Sutron和Kipp & Zonen均為OTT HydroMet值得信賴(lài)的環(huán)境監(jiān)測(cè)產(chǎn)品品牌。

Lufft WS401 一體式天氣傳感器

克服各種因素

在偏遠(yuǎn)惡劣的環(huán)境中監(jiān)測(cè)格陵蘭冰蓋，充滿了挑戰(zhàn)。極端寒冷的溫度和多變的風(fēng)需要堅(jiān)固的設(shè)備。在瞬態(tài)消融區(qū)，安裝在三腳架上的工作站可能會(huì)因強(qiáng)風(fēng)而翻轉(zhuǎn)；在堆積區(qū)，傳感器可以鉆入冰中。積雪會(huì)覆蓋太陽(yáng)能電池板，導(dǎo)致發(fā)電站失去電力，該地區(qū)寒冷的溫度經(jīng)常導(dǎo)致電池故障。

將設(shè)備運(yùn)送到這些偏遠(yuǎn)地區(qū)更是一項(xiàng)后勤挑戰(zhàn)。船只被用作前往港口的主要運(yùn)輸方式，直升機(jī)被用于進(jìn)入偏遠(yuǎn)地區(qū)。登上冰蓋后，研究人員還可以使用滑雪板穿越地貌。大多數(shù)臺(tái)站每年都會(huì)進(jìn)行一次訪問(wèn)，但北部地區(qū)的一些臺(tái)站只每三年進(jìn)行一次，因此需要強(qiáng)大的儀器。

影響氣候行動(dòng)

GEUS收集的數(shù)據(jù)有助于做出基于數(shù)據(jù)的決策并支持行動(dòng)。通過(guò)向丹麥氣象研究所提供關(guān)鍵天氣數(shù)據(jù)，GEUS正在從基于研究的測(cè)量過(guò)渡到基于操作的測(cè)量，這就需要標(biāo)準(zhǔn)化的臺(tái)站來(lái)滿足全球需求。此外，GEUS提供的數(shù)據(jù)對(duì)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)（IPCC）的報(bào)告做出了巨大貢獻(xiàn)，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了該研究在全球范圍內(nèi)的相關(guān)性。

目前，PROMICE和GC Net項(xiàng)目得到了來(lái)自丹麥政府的財(cái)政支持，為長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的提供了資金來(lái)源。

推進(jìn)質(zhì)量平衡模型

根據(jù)GEUS的數(shù)據(jù)，格陵蘭冰蓋已經(jīng)連續(xù)27年消退。在今年的融化季節(jié)，它已經(jīng)減少了大約2000億噸。

由于存在許多變量，預(yù)測(cè)未來(lái)幾十年對(duì)海平面上升的確切影響仍然是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)。雖然冰蓋的質(zhì)量損失是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，但也必須考慮海水溫度的上升及其對(duì)水量的影響和其他因素。

GEUS冰川實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Jakob Jakobsen博士說(shuō)：“這項(xiàng)研究得出了一個(gè)年海平面上升的數(shù)字，但這只是冰山一角。有很多工作、傳感器和數(shù)據(jù)處理對(duì)這個(gè)數(shù)字有貢獻(xiàn)。我們可以將這些信息傳遞給決策者，并參與氣候討論。

PROMICE和GC Net的未來(lái)愿景包括部署新一代工作站，配備Lufft WS401和現(xiàn)有工作站。由于這些站每年最多只到達(dá)一次，升級(jí)這些站可能需要時(shí)間。該團(tuán)隊(duì)還專(zhuān)注于更高精度的定位，以補(bǔ)償由于浮冰表面造成的臺(tái)站漂移，以及提高效率和降低成本的風(fēng)力儀器。研究人員正在進(jìn)行開(kāi)發(fā)工作，以加強(qiáng)維護(hù)過(guò)程，并探索測(cè)量積聚和消融的替代方法。

GEUS在監(jiān)測(cè)格陵蘭冰蓋方面的作用對(duì)于了解和減輕全球變暖的影響至關(guān)重要。Lufft WS401傳感器和環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)為評(píng)估冰蓋的質(zhì)量平衡提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。面臨挑戰(zhàn)，這些科學(xué)努力將會(huì)在未來(lái)發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

所有圖片由丹麥和格陵蘭地質(zhì)調(diào)查局（GEUS）提供