Forskere udnytter satellitter til at spore algevækst på Grønlands indlandsis

Forskere ved, at de brungrå alger, der mørkner indlandsisen i Grønland om sommeren, får isen til at smelte hurtigere, men først for nylig har de målt disse blomster i marken, og kun få steder. At måle algeopblomstring på tværs af store regioner og forstå deres virkninger på smeltning over tid, de vender sig nu til rummet.

"Forskere går ud i marken og prøver et eller to steder, hvor disse opblomstringer forekommer, men vi ved ikke rigtig, hvordan de ændrer sig over tid eller over en stor region, "sagde Shujie Wang, hovedforfatter til en nylig undersøgelse, der viser, at satellitter kan bruges til at spore væksten af ​​isalger over store områder.

For at måle algevækst, Wang og hendes kolleger lånte mangeårige metoder, der blev brugt af andre forskere til at måle alger i havene, ved hjælp af satellitobservationer af vandfarve. Marine alger adskiller sig fra dem på is, men begge slags indeholder klorofyl-a, som har en tydelig reflekteret nær-infrarød strålingssignatur, som satellitsensorer kan registrere.

Kortlægning af gletscheralger over rum og tid kan give forskerne indsigt i, hvordan alger påvirker reflektionsevnen, eller albedo, af isoverfladen, sagde Wang, der udførte forskningen som postdoc ved Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory. Hun er nu assisterende professor i geografi ved Penn State University.

"Albedo er afgørende for at forstå, hvordan isen smelter, og hvad der vil ske i fremtiden for Grønlands bidrag til havniveaustigningen, " sagde Lamont-Doherty forskningsprofessor Marco Tedesco, der overvågede Wangs arbejde. "Lidt er kendt om virkningerne af alger på dette, og arbejdet af Shujie er banebrydende i denne henseende."

Lysfarvet sne og is har en høj albedo, hvilket betyder, at de reflekterer mest indkommende solstråling tilbage til atmosfæren. Men når alger samler sig, de gør overfladen mørkere; dette får den til at absorbere mere stråling, opvarmning af isen og accelererende overfladesmeltning.

Forskerne brugte data fra Medium Resolution Imaging Spectrometer (MERIS) på European Space Agencys Envisat-satellit til at kvantificere algeopblomstring i det sydvestlige Grønland fra 2004 til 2011. De sammenlignede dataene med målinger taget i felten og af NASA's Moderate Resolution Imaging Spectrometer ( MODIS), som måler overflade albedo.

De fandt ud af, at klorofyl-a-signaturer fanget af MERIS matchede feltdata, bekræfter, at forskere kan bruge havfarvesatellitdata til at måle algevækst og se, hvordan den ændrer sig hen over sommeren. Det samme gjaldt for albedo-ændringerne målt af MODIS.

"Vi kom med et groft skøn, at hvis algevæksten fordobles, så falder albedo mellem 2 procent til 4 procent, " sagde Wang. "Denne biologiske komponent har aldrig før været inkorporeret i klimamodellering."

Forskerne fandt også ud af, at år med færre overskyede dage, og derfor mere solstråling, oplevede mere algeudvikling. "Alger har brug for solstråling for at skabe energi gennem fotosyntese, så kortbølget stråling kan være en vigtig faktor, der styrer, hvor meget alger vil vokse, eller hvordan de er rumligt fordelt, " sagde Wang.

Samspillet mellem klimaet, alger og is skaber en cyklus, der kan fremskynde smeltningsprocessen. Mens Grønland opvarmes, højere temperaturer får direkte mere is til at smelte. Men opvarmningen ser også ud til at ændre atmosfæriske cirkulationsmønstre, og på det seneste har der været en tendens til flere solskinsdage. Flere solrige dage betyder, at isen vil absorbere mere solstråling og smelte hurtigere. Solstrålingen fremmer også algevækst, yderligere accelererende smeltning.

Ud over at forbedre regionale klimamodeller, forskningen har betydning for udforskningen af ​​andre planeter. "Alger og bakterier er det eneste liv på indlandsisen, og det er fascinerende at forestille sig, at de områder, hvor de trives, er blandt det tætteste, vi kan forestille os på udenjordisk liv, " sagde Tedesco, som også har en stilling ved NASA Goddard Institute for Space Studies.

Næste skridt er at kvantificere, hvor meget algeudvikling øger produktionen af ​​smeltevand. Wang planlægger at tage fat på dette spørgsmål i efterfølgende forskning.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Earth Institute, Columbia University http://blogs.ei.columbia.edu.