科研动态

全球变暖背景下，格陵兰冰盖正在加速融化，表面融水流入海洋成为海平面上升的主要原因之一。如果格陵兰冰盖全部融化，海平面将上升7.4米。卫星遥感技术被用于进行冰盖融化研究已有近40年历史，但是以往研究只能监测融化范围和时间，准确评估格陵兰冰盖表面融化量仍然十分困难。其主要原因是：（1）缺乏实地融化量观测数据构建遥感反演模型；（2）卫星观测量与融化量的关系十分复杂，受下垫面特征和冰雪属性影响（图1）。

图1 微波亮温对冰盖融化的响应。（a）多层积雪微波辐射传输模型（MEMLS）模拟的雪层液态水与微波亮温之间的关系；（b）表面融雪模型模拟的格陵兰冰盖SCO_U站融化通量与SSMIS亮温散点图。

为解决上述问题，极地海洋与气候变化创新团队基于冰盖实测资料和增强分辨率被动微波遥感数据，实现了格陵兰冰盖表面融化量的定量遥感反演。首先，以冰盖大气和积雪实测资料为驱动，基于冰盖表面融雪模型实现了站点逐日融化量的估算；其次，以站点模拟的融化量为真值，基于深度学习构建融化量定量反演模型；最后，以多通道被动微波遥感数据为输入，实现冰盖表面逐日融化量估算。研究发现：

1.   格陵兰阻塞高压导致冰盖表面极端融化，日融化量最高可超过20 Gt.

较高分辨率（3.125 km）的逐日卫星遥感反演结果有助于进行细致的冰盖融化演化规律研究。2012年整个格陵兰冰盖几乎都发生了融化，逐日最高融化量达到22.42 Gt/day（图2a）。处于冰盖内陆的Summit站（72.6° N, 38.5° W, 3216 m）7月中旬平均融化通量可达1 mm/day（图2b）。这一极端融化事件由格陵兰阻塞高压影响下的快速升温过程所致（图2c）。

图2 格陵兰冰盖2012年极端融化事件。（a）格陵兰冰盖逐日平均融化量（蓝线）与2012年逐日融化量（红线）。（b）格陵兰冰盖2012年7月上、中、下旬平均融化通量。（c）格陵兰冰盖2012年7月上、中、下旬平均温度场及风场。

2.   冰盖表面年平均融化量约700 Gt，其中冰帽贡献占9%，应加以重视。

2007-2015年格陵兰冰盖年平均融化量为700 Gt，等效海平面变化为2 mm。冰盖表面融化主要由西南（20%）和东南（21%）流域贡献，西南流域年平均融化通量超过600 mm/year。以往研究中常常忽略的冰帽消融量占比高达9%，应该加以重视（图3）。

图3 格陵兰冰盖2007-2015年各流域融化量。（a）各流域年平均融化量。（b）各流域年平均融化通量。（c）各流域及冰帽融化量占比。

该研究首次实现了格陵兰冰盖表面融化量的定量遥感反演，遥感产品的精度和空间分辨率均优于区域气候模型结果，能够被广泛应用于模型验证、冰盖气候变化和水文过程研究。研究成果于2022年3月在Geophysical Research Letters（中科院SCI一区TOP，影响因子4.72）期刊发表，题目为“Greenland Ice Sheet daily surface melt flux observed from space”。创新团队骨干成员郑雷博士为文章的第一作者，首席科学家程晓教授为文章的通讯作者。

该研究得到了国家自然科学基金、南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）创新团队建设项目、中国博士后科学基金以及国家重点研发计划的支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1029/2021GL096690（阅读论文请点击下方“阅读原文”）