Jordens kryosfære er afgørende for alle

Alt på vores planet - landet, vandet, luften, mennesker - er forbundet med de forskellige kemikalier, fysiske og biologiske processer, der udgør det, vi kalder Jordsystemet.

En af nøglekomponenterne i det enorme system er kryosfæren, eller alt jordens frosne vand. Denne vigtige "sfære" omfatter frosne jordarter i Alaska, sneen oven på Himalaya, samt al is i polarområderne.

Ingen steder er kryosfærens rolle så tydelig som på høje breddegrader, hvor de grønlandske og antarktiske iskapper dækker det meste af landet, og hvor havis dækker enorme dele af polarvandet. Omfanget af den lyse, hvid is - ud over de enorme områder, der er dækket af vintersne ud over polarområder - hjælper med at kontrollere det globale klima ved at reflektere noget af solens stråling tilbage i rummet.

På grund af kryosfærens betydning, NASA har forpligtet sig til at studere Jordens is omfattende. Med satellitmissionen Gravity Recovery and Climate Experiment for nylig nedlagt, og dens efterfølger, GRACE Opfølgning, forskere har undersøgt ændringer i iskappens massebalance. Missionerne har målt variationer i Jordens tyngdekraft som reaktion på overflademasse og vandændringer.

I mere end et årti har Operation IceBridge tog til himlen for at undersøge Arktis, Antarktis og Alaska. Med mere end 1, 000 flyvninger gennemført, forskere og ingeniører indsamlede data om højden, dybde, tykkelse, og strøm af havis, gletsjere og iskapper.

IceBridge sluttede officielt i 2021, men dens arv vil leve gennem de hundredvis af terabyte data om land og havis, der er indsamlet siden 2009. Missionen indsamlede en række data for at bygge bro mellem datagabet mellem NASA's to mellemrums laserhøjdemålere bygget til at studere kryosfæren, isen, Sky, og landhøjde -satellitter, eller ICESat og ICESat-2.

Sidste år, forskere, der brugte ICESat-2, rapporterede om dramatiske tab af indlandsis i Grønland og Antarktis. Udstyret med de mest avancerede laserhøjdemålere, der nogensinde er fløjet i rummet, rumfartøjet gjorde det muligt for forskere at oprette højdekort for at måle tabet af is med hidtil usete detaljer.

Mellem 2003 og 2019, Grønlands indlandsis tabte i gennemsnit 200 gigaton is om året, konkluderede forskerne. Antarktis indlandsis mistede i gennemsnit 118 gigaton is om året. De kombinerede istab fik havniveauet til at stige med 14 millimeter i løbet af de 16 år.

Ved at studere ændringer observeret mellem ICESat- og ICESat-2-missionerne, forskere rapporterede også betydelig udtynding af Grønlands kystgletschere - et andet vigtigt aspekt af kryosfæren, som NASA -forskere undersøger.

Som en del af NASA's Oceans Melting Greenland -mission, som undersøger gletsjere med fly og skibe, forskere ønsker at få en bedre forståelse af, hvordan havopvarmning påvirker kystgletsjere. Grønlands smeltende gletsjere er en væsentlig bidragyder til de stigende havniveauer, der allerede giver bekymringer for kystsamfund verden over.

I 2020, missionens forskere gennemførte en omfattende undersøgelse af Grønlands fjorde og gletschere, kaster mere lys over de måder, hvorpå opvarmende hav fremskynder gletscherens tilbagetrækning. Deres forskning viste, at opvarmning af havvand i fjorde eroderer bunden af ​​gletsjere, får isen over den til at bryde væk. Større gletsjere smelter hurtigere på grund af denne underbudsproces, konkluderede forskerne.

Forskere forventer, at klimaændringer forstærker havets opvarmning og underbuddet for de grønlandske gletschere. Men samspillet mellem havet og andre former for is is rækker ud over gletsjere.

For eksempel, sidste år fandt NASA -forskere, at hurtig havismeltning førte til en mere turbulent havstrøm i Arktis kaldet Beaufort Gyre. Som andre strømme i verdenshavene, Beaufort Gyre spiller en vigtig rolle i reguleringen af ​​massive udvekslinger af vand rundt om i verden med forskellige temperaturer og saltindhold. Gennem denne proces, kendt som termohalin cirkulation, havstrømme interagerer med de mange andre komponenter i jordsystemet til at styre temperaturer over hele kloden.

NASA -undersøgelsen, som omfattede 12 års satellitdata, viste gyre har fået en massiv mængde koldt ferskvand siden 1990'erne. Fordi noget af det ferskvand langsomt opsamles af et andet system af strømme kendt som Atlantic Meridional Overturning Circulation, de vidtrækkende virkninger af de skiftende strømninger kunne også påvirke klimaet i Vesteuropa og Nordamerika.

Selvom polarområderne rummer det meste af Jordens is, snesække og alpine gletschere på lavere breddegrader er vigtige dele af økosystemer rundt om i verden. I bjergkæder som Sierra Nevada i Californien, snesække, der gradvist frigiver vand i de varmere måneder, tjener som den primære kilde til drikke- og kunstvandingsvand. Dette vand giver også en vigtig kilde til vandkraft.

Alpine sne kan være svært at studere med satellitter fra rummet, som snedække ofte gemmer sig under skovhimlen og andre former for komplekse terræn. For at supplere satellitobservationer af sne i vestlige amerikanske stater, NASAs SnowEx -kampagne har undersøgt snesække siden 2017. Kampagnen er et forsøg på at karakterisere snedybde, densitet og andre detaljerede egenskaber ved sne, som forskere har brug for nøjagtigt at estimere, hvor meget vand der vil smelte og strømme ind i bjergbække, floder og reservoirer.

For at udvide disse lokale målinger til globale observationer, forskere skal udføre nogle komplekse beregninger for at kombinere luftbårne og jordobservationer af sne med satellitdata. NASA finansierer indsatser, der hjælper med at bestemme de bedste måder at kombinere observationer fra forskellige satellitter og studere sne afhængigt af grundforholdene.

Klimaændringer kan også påvirke mængden af ​​ferskvand, der er tilgængeligt fra smeltende vintersne. Hvor klimaforandringer resulterer i mindre snefald, tørke kan følge i de varmere måneder. Derudover ændringer i alpine gletschere og sne kan også føre til naturfarer. Da opvarmning forårsager mere nedbør i form af regn i stedet for sne, vand kan overvælde floder og forårsage oversvømmelser.

For at undersøge sårbarhed over for oversvømmelser, jordskred og andre former for naturfarer, NASA's High Mountain Asia Team gennemfører den mest omfattende is- og sneundersøgelse, der nogensinde er foretaget i regionen, hvor bjergkæder som Himalaya, Karakoram og Hindu Kush leverer ferskvand til millioner af mennesker. Der, gletsmeltning og ændringer i nedbørsmønstre er blevet mere almindelige. Når smeltevandsøer dannes oven på disse gletschere, de omkringliggende gletsjere kan blive ustabile og i sidste ende føre til søsprængning, oversvømmelser og affald strømmer nedstrøms.

Ved at kombinere ekspertise om kryosfæren med feltekampagner og en omfattende flåde af operationelle og kommende satellitter, NASA og dets partnere kan hjælpe samfund verden over med at forudsige virkningerne af klimaændringer og potentielt afbøde naturfarer og katastrofer, der er dybt forbundet med vores planets kryosfære.