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科学家利用卫星追踪格陵兰冰原上的藻类生长

  • 科学
  • 2020-10-17 10:44:18
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科学家们知道,夏季使格陵兰岛冰原变暗的棕灰色藻类会使冰融化得更快,但直到最近,他们才在野外且仅在少数几个地点测量了这些水华。为了测量大范围内的藻华并了解其随着时间的推移对融化的影响,它们现在转向太空。

最近的一项研究的主要作者王书杰说:“科学家进入了这个领域,并采样了出现这些花朵的一个或两个点,但是我们真的不知道它们会随着时间或在一个较大的区域发生变化。”用于追踪大面积冰藻的生长。

为了测量藻类的生长,Wang和她的同事借鉴了其他科学家使用的长期方法,使用卫星对水的颜色观察来测量海洋中的藻类。海藻与冰上的藻类不同,但是两种藻类都含有叶绿素-a,它具有独特的反射近红外辐射特征,卫星传感器可以检测到这些特征。

在哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站担任博士后研究员的王说,对冰川藻类进行时空映射可以使研究人员了解藻类如何影响冰面的反射率或反照率。她现在是宾夕法尼亚州立大学的地理学助理教授。

拉蒙-多尔蒂研究教授马可·泰德斯科(Marco Tedesco)说:“反照率对于了解冰的融化方式以及未来格陵兰对海平面上升的贡献将发生的变化至关重要。” “人们对藻类对此的影响知之甚少,舒洁的研究在这方面是开创性的。”

浅色的雪和冰具有很高的反照率,这意味着它们会将大多数传入的太阳辐射反射回大气层。但是,当藻类积聚时,它们会使表面变暗。这会使它吸收更多的辐射,使冰变暖并加速表面融化。

研究合著者Marco Tedesco(右)测量冰川表面的反射率。这种地面测量与卫星观测相结合,以研究藻类的生长。信用:Kevin Krajick /地球研究所

研究人员使用了欧洲航天局Envisat卫星上的中分辨率成像光谱仪(MERIS)的数据来量化2004年至2011年格陵兰西南部的藻华。他们将数据与野外测量以及NASA的中分辨率成像光谱仪( MODIS),用于测量表面反照率。

他们发现,MERIS捕获的叶绿素a签名与现场数据相匹配,证实了研究人员可以使用海洋彩色卫星数据来测量藻类的生长,并观察其在夏季的变化。MODIS测量的反照率变化也是如此。

Wang说:“我们得出的粗略估计是,如果藻类生长量增加一倍,那么反照率将下降2%至4%。” “这种生物成分从未被纳入气候模拟中。”

研究人员还发现,多云天较少,因此太阳辐射更多的年份,藻类的生长也更多。Wang说:“藻类需要太阳辐射才能通过光合作用产生能量,因此短波辐射可能是控制藻类将增长多少或在空间上如何分布的重要因素。”

气候,藻类和冰之间的相互作用产生了一个可以加速融化过程的循环。随着格陵兰岛变暖,较高的温度直接导致更多的冰融化。但是变暖似乎也在改变大气环流的方式,并且最近有朝着更晴天的趋势。阳光明媚的日子意味着冰将吸收更多的太阳辐射并融化得更快。的太阳辐射也促进藻类的生长,进一步促进熔融。

除了改善区域气候模型外,该研究对其他行星的探索也具有意义。泰德斯科说:“藻类和细菌是冰盖上唯一的生命,令人着迷的是,它们蓬勃发展的区域是我们可以想象到的最接近外星生命的区域。”空间研究所。

下一步是量化多少藻类增加了融水的产量。Wang计划在后续研究中解决这个问题。

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