基於無人機的格陵蘭島水蒸氣數據正在改善氣候模型並加深對未來冰蓋損失的了解。研究人員首次精確測量了格陵蘭冰蓋上層大氣中的水蒸氣。利用定制的無人機，他們的工作可以更準確地估計迅速變暖的極地地區的冰損失。

一架氣動發射的無人機準備前往格陵蘭島EastGRIP 收集空氣樣本進行同位素分析。圖片來源：Ole Zeising/Alfred-Wegener-Institute

「我們將能夠了解未來幾年水如何流入和流出格陵蘭島，」第一作者、科羅拉多大學博爾德分校北極和高山研究所(INSTAAR) 的博士生Kevin Rozmiarek 說。 “作為一個主要的淡水水庫，我們需要了解格陵蘭島的環境未來將如何變化。”

該研究結果於3 月14 日發表在JGR Atmospheres 雜誌上。

根據美國國家海洋暨大氣總署( NOAA ) 的數據，2023 年秋季至2024 年秋季期間，格陵蘭島損失了約550 億噸冰雪。這是連續第28 年冰雪損失。自1992 年以來，科學家估計格陵蘭島損失了超過5 兆噸冰。

格陵蘭冰蓋蘊藏著全球約8% 的淡水。隨著冰蓋融化，全球海平面上升，可能破壞全球海洋環流和生態系統。

大部分冰損失來自冰川上大塊冰塊的脫落和地表冰雪的融化。昇華，即固體先變成氣體而不是先變成液體的過程，也可能起到一定作用。先前的研究表明，在格陵蘭島的一些地區，大約30% 的夏季地表積雪可能會昇華為水蒸氣。

羅茲米亞雷克說，目前還不清楚這些水蒸氣跑到哪裡去了。有些水蒸氣可能會以雪的形式落回地面，或者隨後重新凝結在地面上，但有些水蒸氣可能會完全離開格陵蘭的水系統。

在北極收集空氣樣本是一項昂貴且技術難度大的任務，因為它傳統上需要在惡劣天氣下駕駛飛機到達冰蓋中部，然後將空氣樣本帶回實驗室。

Rozmiarek 和他的團隊透過將空氣採樣設備裝載到一架翼展10 英尺的大型無人機上克服了這些挑戰。

2022 年整個夏天，團隊從哥本哈根大學管理的東格陵蘭冰芯計畫營地起飛無人機104 次，無人機在島上的不同高度收集空氣樣本，最高可達地面近5000 英尺。

研究團隊旨在研究空氣水蒸氣中氫原子和氧原子的類型。不同來源的水分子含有不同的氫和氧組合。科學家將這些變化稱為同位素。

「同位素是水的指紋。透過追蹤這些指紋，我們可以追溯到水蒸氣的來源，」羅茲米亞雷克說。科學家已經收集了格陵蘭島水源的高品質數據，包括從熱帶地區流出的水和匯水，即格陵蘭冰蓋的表面積雪。 「但我們對流動水的同位素組成知之甚少，即源頭和匯水之間的水蒸氣，」他補充道。

當研究團隊將無人機測量結果與現有的模擬北極水循環的電腦模擬結果進行比較時，他們發現模擬結果低估了格陵蘭島的降水量。透過結合模擬中觀察到的同位素數據，該模型準確預測了格陵蘭島的水流方式。

「能夠盡可能準確地預測全球暖化對格陵蘭島的影響非常重要，」羅茲米亞雷克說。 “我們通過成功改進現有模型證明了水蒸氣同位素數據的實用性。”

大約12.5 萬年前，地球溫度高於工業化前水平，格陵蘭島被一個明顯較小的冰蓋覆蓋，海平面比今天高出19 英尺。羅茲米亞雷克說，隨著地球繼續變暖，格陵蘭島冰蓋可能會發生巨大變化，甚至縮小到當時的規模。

格陵蘭冰蓋蘊藏大量淡水，這些淡水一旦流出，將導致全球海平面大幅上升。聯合國估計，氣候變遷導致的海平面上升目前影響全球10 億人。

羅茲米亞雷克希望重返格陵蘭和北極其他地區，進行更多飛行並收集更多數據。

「這就像我們剛剛弄清楚如何在犯罪現場發現指紋一樣。在我們最需要水的時候，這是了解這個重要係統中水流向何處和水來自何處的一個具體步驟，」他說。

編譯自/ ScitechDaily