卫星洞察:冻结了数千年的“永久冻土”在解冻

卫星洞察:冻结了数千年的“永久冻土”在解冻

毫无疑问,冰是气候变化的首批受害者之一,但全球变暖的影响并不仅限于地球表面的冰融化。已被冻结数千年的土地也被解冻,这加剧了气候危机并给当地人的生存带来了迫在眉睫的问题。在地球的寒冷地区,大部分地下都是冰冻的。

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永久冻土是冻土,岩石或沉积物,有时厚达数百米。要归类为永久冻土,地面必须至少冷冻两年,但极地地区的大部分地下地面自上次冰河时期以来一直被冻结。

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永久冻土保留了碳基植物和动物的残骸,这些动物在它们分解之前已经冷冻。科学家估计,全球永久冻土的碳含量几乎是现有大气的两倍。当永久冻土变暖并融化时,会释放出甲烷和二氧化碳,将这些温室气体加入大气层,使全球变暖更加严重。由于永久冻土覆盖北半球的四分之一,大面积的融化可能引发反馈环路,可能将北极从碳汇转变为碳源。永久冻土的融化不仅会释放更多的温室气体进入空气,还会改变景观,破坏地面的稳定性,从而给我们带来真正的实际问题。

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(如图)北极土地覆盖图,从北到南覆盖1500公里,以了解冻土的融化如何改变景观。该地图是使用哥白尼哨兵1和哨兵2任务的信息绘制的。黄色和米色表示植被稀疏,绿色表示苔原,紫色表示森林,红色表示受洪水或森林火灾影响的区域。植被模式改变了雪的重新分布,因此冬季的热传递和火灾可能导致永久性永久冻土融化。图片:包含由ZAMG处理的经修改的哥白尼哨兵数据

超过3000万人生活在永久冻土带中,生活在建立在坚实基础上的城镇。随着地面变得柔和,北极社区所依赖的基础设施变得越来越不稳定。温度依赖性冻土是一个重要的气候变量。通过欧洲航天局的气候变化倡议,收集了多年来收集的温度数据,以确定趋势并了解永久冻土如何适应气候系统。传统上,通过钻孔进行直接温度观测。然而,由于北极地区的偏远,存在明显的物流问题,使得测量网络非常稀疏。因此,需要反映变化的其他信息来填补北极和其他山区的巨大空白。

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在“生命星球”研讨会上,卫星是监测永久冻土的重要组成部分,尽管间接来自太空。 Annett Bartsch,b。 Geos解释说:我们无法从太空监测永久冻土。虽然这有点复杂,但我们可以使用许多不同类型的卫星数据,以及现场测量和建模,来合成正在发生的事情的图片。例如,通过欧洲航天局称为“全球永久冻土”的项目,使用哥白尼哨兵2任务拍摄的图像,这给我们提供了一个类似摄像机的视角,可以看到由于永久冻土融化,地表崩塌和侵蚀。

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例如,2012年夏天,在西伯利亚的萨马尔市中心,永久冻土带发生了一种特殊类型的滑坡。随着表面上暴露的冰融化,这些降解的融化冰迅速融化。可以使用Copernican Sentinel-2等卫星任务监测土地覆盖变化。照片:Annett Bartsch(25.08.2015)

另一方面,Copernicus Sentinel-1卫星雷达任务提供有关各种地形变化的宝贵信息。携带热传感器的任务,如哥白尼哨兵-3,可以提供有关地球表面温度变化的信息。此外,有关雪况和土地覆盖的信息可用作土壤特性的代表。雪和土均调节热量的传递,因此它们决定了高温对下伏冻土的实际影响。一项利用卫星数据的研究产生了第一张全球永久冻土地图,其空间分辨率为1 km,发表在《地球科学评论》上。 Bartsch博士指出,作为欧空局气候变化计划的一部分,正在研究时间的变化。

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(图解)基于MODIS地表温度,ESA CCI土地覆盖和ERA中期气候再分析资料,建立了北半球多年冻土顶部1 km空间分辨率的年平均地温模型。图片:奥斯陆大学

全球永久冻土带项目取得了其他进展,特别是永久冻土信息系统,其中包括与永久冻土监测有关的数据库和卫星数据可视化平台。它包括关于永久冻土地图和土地覆盖变化信息,地面沉降,岩石冰川和关键区域湖泊属性的信息。冷冻土壤的融化可能会对气候系统和当地环境造成破坏,这是一个热门话题,这并不奇怪。科学家们正在利用所有可用资源来了解和监测这种情况,从而为决策者提供采取行动所需的信息。