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“智汇极地”学术沙龙第32期


——全球生态环境遥感监测2020年度报告“南极冰盖变化”

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发布时间:2020-12-29 10:33:05
浏览:209 次

核心提示:

为满足全球生态环境变化监测和积极应对全球变化的需要,推动我国生态文明建设迈上新台阶,国家科学技术部按照“部门协同、内外结合、成果集成、数据共享、国际合作”的基本思路,于2012年启动了“全球生态环境遥感监测年度报告”工作。南极专题2020年首次被纳入到专题系列。本报告主要介绍“南极冰盖变化”年度报告的主要内容,包括南极冰盖表面融化、冰架崩解和企鹅栖息地分布的时空变化特征及其对全球气候变化的响应。

人物介绍:

周春霞,女,武汉大学中国南极测绘研究中心教授,主要从事雷达干涉测量、极地遥感及全球环境变化等方面的研究。20002010年分别参加中国第1727次南极科学考察,赴长城站、中山站进行科学考察工作。2009年参加中国北极科学考察队,赴黄河站执行科考任务。先后主持和参加科研课题30余项,目前主持国家自然科学基金1项、湖北省自然科学基金杰青项目1项,已主持完成863前沿探索类课题1项、国家自然科学基金3项、南北极环境综合考察与评估项目子课题1项,参加国家自然科学基金重点项目、重点研发计划及其他省部级课题等多项。发表学术论文80余篇。

报告详情:

20201229日晚上7点,由武汉大学中国南极测绘研究中心举办的“智汇极地”学术沙龙第32期在中心三楼会议室以及腾讯会议成功举办,2018级博士生刘勇主持本次讲座。本期讲座嘉宾为周春霞老师,来自武汉大学中国南极测绘研究中心,报告主要介绍“南极冰盖变化”年度报告的主要内容,与会者受益匪浅。

周春霞老师的报告根据“南极冰盖变化”年度报告的内容展开,主要分为5个部分:(1)引言,(2)南极冰盖表面融化状况及变化特征,(3)南极冰架崩解时空变化及特征,(4)南极企鹅栖息地时空变化特征,(5)结论与建议。

1.引言

在全球变暖背景下,南极冰盖正发生着快速变化,南极冰盖物质快速损失,使其成为世界各国的研究热点区域。南极冰盖表面融化和冰架崩解直接影响南极冰盖系统的稳定性,企鹅栖息地和企鹅数量的变化对揭示南极地区生态环境变化具有重要指示意义。

2.     南极冰盖表面融化状况及变化特征

首先介绍南极冰盖表面融化状况及变化特征的主要内容,使用辐射计、散射计,利用区域气候模型数据,结合不同监测手段的优点,选取各个区域的最优观测序列,形成基于多源数据的南极冰盖表面冻融产品。利用该产品,分析了1999-2019年南极冰盖表面融化的时空变化特征,并分析了南极冰盖表面融化对气候变化的响应以及影响融化空间分布特征的因素。

1999-2019年,南极冰盖融化范围达2.634×106km2,占南极总面积的19%,如图1-a所示,融化区域多分布于南极半岛及冰盖边缘区域。融化现象最先发生在南极半岛的北部及部分海岸地区,随后逐步向较高纬度地区推进。南极冰盖融化现象多发生在南半球夏季。南极冰盖融化总体呈现增长趋势,在南极半岛大部分地区和东南极部分地区融化天数呈现下降趋势,其他地区融化天数为增长趋势(图1-b所示)。在南极融化的“重灾区”——南极半岛,由于厄尔尼诺、焚风等影响,冬季也会发生剧烈融化(图1-c所示)。

a

b

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1 南极冰盖表面融化状况及变化特征

以埃默里冰架和沙克尔顿冰架为例(图2所示),对中小尺度热点区域融化特征进行分析,结果表明中小尺度冰盖表面融化的空间分布主要由局部地形和局部气候所主导。

a

b

2 中小尺度热点区域融化特征

南极冰盖表面积雪融化与气候变化、气温和海冰变化相关(图3所示)。根据研究工作和气候模型预测,未来南极冰盖表面融化将会增加,尤其在西南极和南极半岛地区,融水径流造成物质损失增加,对海平面上升的影响将变得显著。

(a)

(b)

3 南极冰盖表面融化对气候变化、气温和海冰变化的响应

3.     南极冰架崩解时空变化及特征

首先介绍南极冰架崩解时空变化及特征的主要内容,利用多源光学和合成孔径雷达(SAR)数据,实现了2005-2019年连续14年的全南极冰架所有面积大于1km2崩解事件的精细观测,观测周期由年精细到月。以此为基础,分析南极冰架崩解的时空变化特征及典型冰架崩解特征,并结合厄尔尼诺、冰盖表面融化和海冰面积数据,分析崩解对大气和海洋变化的响应。

2005年以来,南极冰架年均崩解面积3411.4 km2,年均崩解质量771.1 Gt 崩解频次在前十年总体平稳,年际有所波动,近几年则显著加剧。随着崩解尺度变小,崩解频次成倍数增长,但特大型、大型和中型崩解的面积和崩解量却相当,均接近30%(图4-a所示)。小型、中型崩解在南极半岛、西南极和埃默里冰架以东和罗斯冰架以西的东南极区域广泛分布。大型崩解主要集中在中型冰架区,分布较随机,南极半岛和西南极整体上更为活跃(图4-b所示)。

a

b

4 南极冰架崩解的年际特征

南极冰架崩解特征呈现出两种主要类型:开裂型崩解和崩塌式崩解。南极大型冰架较为稳定,崩解频次低,以开裂型崩解为主,其中龙尼-菲尔希纳冰架系统极为稳定,冰架持续向外扩张;南极半岛、西南极和东南极威尔克斯地的中小型冰架崩解频繁,以由表面和底部融化驱动的崩塌型崩解为主,是南极崩解面积和质量的主要贡献者,近年来冰架表面和底部融化加剧,崩解显著加剧,冰架持续退缩。图5展示了拉森C冰架、埃默里冰架和派恩岛冰架的崩解特征与态势。

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5 典型冰架崩解特征与态势

冰架崩解与厄尔尼诺事件、冰盖表面融化和海冰面积的相关性研究表明:在冰盖表面融化加剧和海冰减少的共同影响下,崩解呈加剧趋势;在强厄尔尼诺年,大气和海洋同时变暖加速了南极冰架的崩解进程。

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6 冰架崩解对气候、环境变化的响应

4.     南极企鹅栖息地时空变化特征

首先介绍南极企鹅栖息地时空变化特征的主要内容,本章利用环南极Landsat数据提取帝企鹅栖息地分布特征及时空变化规律,生成200020142018年三期企鹅栖息地产品,分辨率为15m,结合典型地区冰架崩解分析帝企鹅栖息地变迁原因。以南极恩克斯堡岛为研究对象,通过1983-2018年遥感航拍获取的7-10cm高分辨率遥感数据,提取阿德利企鹅像元和栖息地范围,揭示南极典型岛屿企鹅数量及时空分布规律。

200020142018年南极帝企鹅栖息地呈环南极分布,如图7所示,主要位于南极固定冰上,栖息地数量总体保持稳定。帝企鹅栖息地分布受温度、海冰、捕食和冰架崩解等综合因素的影响。冰架崩解会改变帝企鹅的生存环境并对食物链产生影响,进而引起种群数量变化和栖息地变迁。

 

7 环南极帝企鹅栖息地时空分布规律

相比于1983年,2012年罗斯海地区恩克斯堡岛阿德利企鹅数量增加了23.7%,栖息地面积扩大了106.3%2018年相比于2012年,企鹅数量增加了15.6%,栖息地面积缩小了3.2%。随着企鹅数量增加,企鹅栖息地呈现向高海拔地区扩展的趋势,海冰范围和食物量增加是企鹅数量增加的主要因素。

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b

8 恩克斯堡岛阿德利企鹅栖息地变迁分析

5.结论与建议

报告最后指出,基于遥感监测定量揭示南极冰盖表面融化和冰架崩解以及与其相互关联的企鹅栖息地的时空变化特征,对于理解气候变化背景下南极环境和生态系统变化具有重要意义。利用先进遥感技术发展的多源信息分析方法,围绕南极冰盖表面融化、冰架崩解和企鹅栖息地分布三个方向开展研究,取得了重要进展,并给出了一些建议(图9所示)。

9 建议

 

报告介绍后,与会的各位老师与周春霞教授进行了热烈讨论,大家受益匪浅。倾听报告的各位老师和同学对这次讲座精彩纷呈表示感谢!

 

(编辑:江萌  审核:郝卫峰)

 

 

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