2017年3月17日

2017年3月冰橋行動(dòng)（Operation IceBridge）觀測(cè)到的白令海北部Chukchi海初期海冰。沿著飛行線路，IceBridge行動(dòng)開展冰層厚度測(cè)量工作。隨著ICESat-2衛(wèi)星發(fā)射成功，它將大大增加全年測(cè)量海冰覆蓋網(wǎng)格密度能力。

圖片提供：美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）。

　　2017年3月，北極海冰積冰程度應(yīng)該達(dá)到最大范圍，但今年的數(shù)值遠(yuǎn)低于平均值，覆蓋面積減少的范圍相當(dāng)于德克薩斯州和新墨西哥州區(qū)域大小的總和?，F(xiàn)有衛(wèi)星觀測(cè)顯示出海冰覆蓋范圍，但還需要進(jìn)行另一個(gè)重要測(cè)量。研究人員預(yù)計(jì)將開始使用NASA冰、云、陸地高程衛(wèi)星，或簡(jiǎn)稱為ICESat-2，從第三維度對(duì)海冰進(jìn)行測(cè)量。

　　自1979年以來(lái)，衛(wèi)星進(jìn)行海冰持續(xù)測(cè)量，并對(duì)海冰范圍減少趨勢(shì)進(jìn)行制圖。然而，現(xiàn)有工具對(duì)于確定遠(yuǎn)程大片海冰厚度具有很大難度。海冰厚度測(cè)量是一個(gè)重要工作。較厚的海冰能夠更有效地抵御風(fēng)暴，厚冰需要多年才能形成。

　　海冰深度變化改變了海水的鹽度和溫度，從而改變洋流和大氣流。海冰也相當(dāng)于海洋上的一個(gè)“蓋子”，使海洋與大氣進(jìn)行隔離，也在冷卻地球方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

　　一些科學(xué)家已使用現(xiàn)有衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)冰齡進(jìn)行監(jiān)測(cè)，確定哪些形成期時(shí)長(zhǎng)超過(guò)兩個(gè)夏天的冰層幸存下來(lái)。他們發(fā)現(xiàn)，冰齡較長(zhǎng)、較厚的海冰正在減少。但借助于ICESat-2，科學(xué)家將能夠直接測(cè)量海冰高度，并以此計(jì)算厚度。

　　ICESat-2擬于2018年發(fā)射，將使用一個(gè)激光儀器對(duì)全球地表高度進(jìn)行測(cè)量。除了關(guān)注測(cè)量積雪積冰覆蓋問(wèn)題，還將對(duì)植被、水體以及更多目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。基于大量測(cè)量結(jié)果，科學(xué)家利用衛(wèi)星收集到的足夠精確信息了解遙遠(yuǎn)海洋海冰漂浮在海洋表面的情況，下降到1英寸(3厘米)。

　　ICESat-2科學(xué)任務(wù)小組成員，馬里蘭大學(xué)帕克分校極地科學(xué)家Sinead Farrell表示，希望ICESat-2幫助解決的問(wèn)題是發(fā)現(xiàn)海冰厚度變化的情況。他們?cè)噲D監(jiān)測(cè)大片海冰的健康狀況，關(guān)注的事情之一是確保得到的ICESat-2數(shù)據(jù)能夠盡快送到科學(xué)家手中，與科學(xué)界分享。

　　馬里蘭州NASA戈達(dá)德太空飛行中心（Goddard）負(fù)責(zé)管理的ICESat-2數(shù)據(jù)，將是海冰預(yù)測(cè)者的福音。這些研究人員將使用海冰觀測(cè)結(jié)果，提高模擬覆蓋北極海冰的范圍、厚度和其他因素的計(jì)算機(jī)模型水平。

　　密西西比州NASA斯坦尼斯（Stennis）空間中心美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)科學(xué)家和海冰建模專家Pamela Posey指出，很難進(jìn)行模型驗(yàn)證測(cè)量，北極測(cè)量成本昂貴，而且環(huán)境惡劣。

　　她也是ICESat-2早期項(xiàng)目首席研究員，在衛(wèi)星發(fā)射之前，需要開展與利益相關(guān)者溝通的這一部分工作，使任務(wù)科學(xué)家們了解其他研究人員使用數(shù)據(jù)的可行性及困難之處。該項(xiàng)目也計(jì)劃幫助人們?cè)谛l(wèi)星發(fā)射后更快地使用數(shù)據(jù)。

　　Posey使用一個(gè)模型，輸入當(dāng)前北極狀況信息，預(yù)測(cè)未來(lái)一周海冰特征。她指出，美國(guó)海軍（The Navy）提供潛艇和水面艦艇這些信息——如果潛艇有緊急情況需要浮出海面，他們需要知道艦艇上方的海冰厚度。同時(shí)，水面艦艇需要通過(guò)了解冰層厚度，決定他們是否可以開辟一條新路穿過(guò)一個(gè)特定區(qū)域。

　　Posey 提到，他們的模型每天運(yùn)行，提供7天預(yù)報(bào)。輸入模型中的觀察信息越多，預(yù)報(bào)結(jié)果也將會(huì)更加準(zhǔn)確。

　　她目前正在使用一個(gè)歐空局（ESA）克里賽特（Cryosat）衛(wèi)星冰層厚度產(chǎn)品嵌入模型，以確定在ICESat-2開始提供數(shù)據(jù)后，進(jìn)行輸入模型方法實(shí)踐。她計(jì)劃將ICESat-2測(cè)量結(jié)果與預(yù)測(cè)模型冰層測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證計(jì)算機(jī)模型，進(jìn)行重新設(shè)定，提高模型準(zhǔn)確性。

　　加州蒙特利市海軍研究生院早期項(xiàng)目首席研究員Andrew Roberts也正關(guān)注ICESat-2可以提高遙遠(yuǎn)地區(qū)海冰計(jì)算機(jī)模擬的可能性問(wèn)題。

　　他忙于準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)引入海冰高度數(shù)據(jù)的幾個(gè)問(wèn)題——一個(gè)問(wèn)題是，模型模擬整個(gè)北極海冰的變化情況，ICESat-2將沿衛(wèi)星測(cè)量路徑獲取獨(dú)立點(diǎn)測(cè)量值，建立匹配柵格數(shù)據(jù)模型的跟蹤信息。

　　因此，Roberts正創(chuàng)建一個(gè)計(jì)算機(jī)模型程序，用于產(chǎn)生一個(gè)僅和ICESat-2測(cè)量匹配的海冰測(cè)量模擬結(jié)果，以便對(duì)兩組數(shù)值進(jìn)行更好地比較。

　　Roberts表示，已經(jīng)有效地對(duì)ICESat-2預(yù)期觀測(cè)值進(jìn)行模擬，這確實(shí)是很挑剔的處理方式，但必須想出一個(gè)有效方式去實(shí)現(xiàn)。

　　Roberts也在利用計(jì)算機(jī)模型區(qū)分高于海洋表面的海冰高度——ICESat-2將進(jìn)行基本測(cè)量——以便可以對(duì)衛(wèi)星和計(jì)算機(jī)模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。這也將能夠提高北極預(yù)測(cè)模型水平。

　　Navy、船舶公司和其他機(jī)構(gòu)同時(shí)使用這些模型，這也為一個(gè)偏遠(yuǎn)的、作為復(fù)雜世界一部分的地區(qū)提供一個(gè)觀測(cè)窗口。海冰的影響超越了地區(qū)界限，它就象全球的一臺(tái)空調(diào)機(jī)，反射陽(yáng)光，否則陽(yáng)光會(huì)被吸收到海洋中；它與大氣和洋流交互影響，對(duì)較低緯度地區(qū)天氣和氣候系統(tǒng)進(jìn)行影響；它為野生動(dòng)物提供季節(jié)性棲息地，為土著人群提供狩獵場(chǎng)。

　　羅伯茨指出，北極海冰正發(fā)生急劇的變化，他們正盡力尋找造成該問(wèn)題的原因。

　　原文題目：NASA's ICESat-2 to Provide More Depth to Sea Ice Forecasts

　　資料來(lái)源：https://climate.nasa.gov/news/2567/nasas-icesat-2-to-provide-more-depth-to-sea-ice-forecasts

　　（王化編譯，殷永元審核）