• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Naturen
    Jordens kryosfär är avgörande för alla

    Stränderna till en återfrysande sjö på ytan av Zachariæ Isstrøm i nordöstra Grönland. Kredit:NASA/Jeremy Harbeck

    Allt på vår planet - landet, vattnet, luften, människor – är sammankopplad av olika kemikalier, fysiska och biologiska processer som utgör det vi kallar jordsystemet.

    En av nyckelkomponenterna i det enorma systemet är kryosfären, eller allt jordens frusna vatten. Denna viktiga "sfär" inkluderar frusna jordar i Alaska, snön på toppen av Himalaya, samt all is i polartrakterna.

    Ingenstans är kryosfärens roll så uppenbar som den är på höga breddgrader, där Grönlands och Antarktiska istäcken täcker större delen av landet, och där havsisen täcker enorma delar av polarvattnet. Storheten av det ljusa, vit is – förutom de enorma områden som täcks av vintersnö bortom polarområdena – hjälper till att kontrollera det globala klimatet genom att reflektera en del av solens strålning tillbaka ut i rymden.

    På grund av kryosfärens betydelse, NASA har åtagit sig att studera jordens is omfattande. Med det nyligen avvecklade satellituppdraget Gravity Recovery and Climate Experiment, och dess efterträdare, GRACE uppföljning, forskare har studerat förändringar i inlandsisens massabalans. Uppdragen har mätt variationer i jordens gravitationskraft som svar på ytmassa och vattenförändringar.

    Med hjälp av data från ICESat och ICESat-2 laserhöjdmätare, forskare mätte exakt hur mycket is som har förlorats från inlandsisar i Antarktis och Grönland mellan 2003 och 2019. Den antarktiska halvön, sett här, var en av de snabbast föränderliga regionerna på kontinenten. Kredit:NASA:s Goddard Space Flight Center/K. Ramsayer

    I mer än ett decennium, Operation IceBridge tog till skyarna för att undersöka Arktis, Antarktis och Alaska. Med mer än 1, 000 flyg genomförda, forskare och ingenjörer samlade in data om höjden, djup, tjocklek, och flödet av havsis, glaciärer och inlandsisar.

    IceBridge slutade officiellt 2021, men dess arv kommer att leva genom de hundratals terabyte data om land- och havsis som samlats in sedan 2009. Uppdraget samlade in en rad data för att överbrygga datagapet mellan NASA:s två rymdburna laserhöjdmätare byggda för att studera kryosfären, isen, Moln, och landhöjdsatelliter, eller ICESat och ICESat-2.

    Förra året, forskare som använder ICESat-2 rapporterade dramatiska istäckeförluster på Grönland och Antarktis. Utrustad med de mest avancerade laserhöjdmätarna som någonsin flugit i rymden, rymdfarkosten gjorde det möjligt för forskare att skapa höjdkartor för att mäta förlusten av is med oöverträffade detaljer.

    Mellan 2003 och 2019, Grönlands inlandsis förlorade i genomsnitt 200 gigaton is per år, drog forskarna slutsatsen. Antarktis inlandsis förlorade i genomsnitt 118 gigaton is per år. De kombinerade isförlusterna fick havsnivån att stiga med 0,55 tum (14 millimeter) under dessa 16 år.

    Grand Mesa i Colorado Rockies är NASA och dess partners testbädd för att ta reda på hur mycket vatteninnehåll som finns i snö. Kredit:NASA:s Goddard Space Flight Center/Joy Ng

    Genom att studera förändringar som observerats mellan ICESat- och ICESat-2-uppdragen, forskare rapporterade också att Grönlands kustglaciärer har förtunnats avsevärt - en annan viktig aspekt av kryosfären som NASA-forskare undersöker.

    Som en del av NASA:s Oceans Melting Greenland-uppdrag, som undersöker glaciärer med flygplan och fartyg, forskare vill få en bättre förståelse för hur havsuppvärmningen påverkar kustglaciärer. Grönlands smältande glaciärer är en betydande bidragsgivare till de stigande havsnivåerna som redan utgör oro för kustsamhällen världen över.

    År 2020, uppdragets forskare genomförde en omfattande undersökning av Grönlands fjordar och glaciärer, kastar mer ljus över de sätt på vilka värmande hav påskyndar glaciärens reträtt. Deras forskning visade att uppvärmning av havsvatten i fjordar eroderar basen av glaciärer, vilket gör att isen ovanför den bryts loss. Större glaciärer smälter snabbare på grund av den underskärningsprocessen, drog forskarna slutsatsen.

    Forskare förväntar sig att klimatförändringarna kommer att förstärka havsuppvärmningen och underskridandet av dessa grönländska glaciärer. Men samspelet mellan havet och andra typer av polaris sträcker sig bortom glaciärer.

    Till exempel, Förra året fann NASA-forskare att snabb havsissmältning ledde till en mer turbulent havsström i Arktis som kallas Beaufort Gyre. Liksom andra strömmar i världshaven, Beaufort Gyre spelar en viktig roll för att reglera massiva utbyten av vatten runt om i världen med olika temperaturer och salthalt. Genom denna process, känd som den termohaline cirkulationen, havsströmmar interagerar med de många andra komponenterna i jordsystemet för att kontrollera temperaturer över hela världen.

    NASA-studien, som inkluderade 12 års satellitdata, visade att gyret har fått en enorm mängd kallt sötvatten sedan 1990-talet. Eftersom en del av det sötvattnet långsamt plockas upp av ett annat system av strömmar som kallas Atlantic Meridional Overturning Circulation, de långtgående effekterna av de förändrade strömmarna skulle också kunna påverka klimatet i Västeuropa och Nordamerika.

    Även om polarområdena innehåller det mesta av jordens is, snöpackningar och alpina glaciärer på lägre breddgrader är viktiga delar av ekosystemen runt om i världen. I bergskedjor som Sierra Nevada i Kalifornien, snöpackningar som släpper ut vatten gradvis under varmare månader fungerar som den primära källan till dricks- och bevattningsvatten. Detta vatten utgör också en viktig källa för vattenkraft.

    Alpin snö kan vara svår att studera med satelliter från rymden, eftersom snötäcke ofta gömmer sig under skogstak och andra typer av komplexa terränger. För att komplettera satellitobservationer av snö i västra USA, NASA:s SnowEx-kampanj har undersökt snöpackningar sedan 2017. Kampanjen är ett försök att karakterisera snödjup, densitet och andra detaljerade egenskaper hos snö som forskare behöver för att exakt uppskatta hur mycket vatten som kommer att smälta och rinna ut i bergsbäckar, floder och reservoarer.

    Jordens stora transportband, drivs av termohalina strömmar, pumpar enorma mängder vatten med olika temperaturer och salthalt runt planeten. Den här animeringen visar några av de stora regionerna där denna pumpning sker. Kredit:NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio

    För att utöka dessa lokala mätningar till globala observationer, forskare måste utföra några komplexa beräkningar för att kombinera luftburna och markobservationer av snö med satellitdata. NASA finansierar insatser som hjälper till att fastställa de bästa sätten att kombinera observationer från olika satelliter och studera snö beroende på markförhållanden.

    Klimatförändringar kan också påverka mängden sötvatten som är tillgänglig från smältande vintersnö. Där klimatförändringar resulterar i mindre snöfall, torka kan följa under de varmare månaderna. Dessutom, förändringar i alpina glaciärer och snö kan också leda till naturliga faror. Eftersom uppvärmningen orsakar mer nederbörd i form av regn istället för snö, vatten kan överväldiga floder och orsaka översvämningar.

    För att studera sårbarheten för översvämningar, jordskred och andra typer av naturrisker, NASA:s High Mountain Asia Team slutför den mest omfattande is- och snöundersökning som någonsin gjorts av regionen där bergskedjor som Himalaya, Karakoram och Hindu Kush tillhandahåller färskvatten till miljontals människor. Där, glacial smältning och förändringar i nederbördsmönster har blivit vanligare. När smältvattensjöar bildas ovanpå dessa glaciärer, de omgivande glaciärerna kan bli instabila och så småningom leda till att sjön spricker, översvämningar och skräp rinner nedströms.

    Genom att kombinera expertis om kryosfären med fältkampanjer och en omfattande flotta av operativa och kommande satelliter, NASA och dess partners kan hjälpa samhällen över hela världen att förutsäga effekterna av klimatförändringar och att potentiellt mildra naturrisker och katastrofer som är djupt kopplade till vår planets kryosfär.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com