监测我们一生的变化

监测我们一生的变化

格陵兰岛崎岖而荒凉,覆盖着大约占其表面80%的巨大冰盖。冰川从这片冰原中挣脱出来,成为缓慢流动的冰河,不断地移动,被自身巨大的重量推向大海。研究人员最近对研究格陵兰冰的秘密产生了巨大兴趣,原因有很多。一是格陵兰岛特别容易受到气候变化的影响;冰盖的融化速度比世界上任何其他冰体都快,冰川向海洋移动的速度比五年前快十倍。另一个原因是这个国家的冰约占地球上淡水总量的8%。如果这些冰川融化,融水将足以使海平面上升7米(20英尺),使地球上数百万人流离失所。这将对我们的环境造成严重后果,因此监控这些在我们有生之年发生的变化极其重要。

法国夏蒙尼的冰川学家卢克·莫罗(Luc Moreau)三年多来一直在研究格陵兰岛西部令人印象深刻的四公里(两英里半)宽的埃奇普-塞尔米亚冰川。Luc与SPELEICE协会和蒙娜丽莎制作公司一起,最近组织了一次考察,以收集有关这座冰川融化速度的数据,并了解这座冰川的冰臼(通过冰川输送融水的深孔)如何影响其融化速度。陪同他们的是法国徕卡地理系统公司地理信息产品经理法鲁克·卡迪德,他们一起出发,使用最先进的徕卡新星MS50多站和实时全球导航卫星系统定位仪器徕卡GS14天线和徕卡GS10接收器。之所以选择MultiStation,是因为它能够在1-2公里(0.6-1.2英里)的距离内进行精确、无反射的3D扫描,重量轻、结构紧凑,可以放在背包中携带,并且被证明是可靠和坚固的。它也是市场上唯一一款提供所需四种技术的扫描仪:全站仪、扫描、全球导航卫星系统和成像。

测量Eqip Sermia的移动流量
在最后一次探险中,吕克安装了一台照相机,在过去几年里每天都能拍照。他从这台相机拍摄的图像中拼凑出一张“时间点”胶卷,从而识别出冰川大小的变化。这部电影,连同徕卡地球系统设备收集的地形数据,可以用来计算Eqip Sermia冰川的长度和流速。

在Luc和Farouk找到GS10接收器作为参考点的稳定地面后,他们开始在冰川上寻找理想的测量位置。这是一个危险的任务,在快速移动的冰川表面上,有着深而致命的冰隙。他们携带多站、三脚架、反射器目标、坚固的徕卡GS14天线和杆,首先在稳定的左岸设置多站,顶部安装徕卡GS14 GNSS天线,以获得MS50在1.3公里(0.8英里)范围内测量选定点的精确坐标。在此之后,他们危险地穿越冰川,以定位一个反射目标。在连续四天的时间里,他们在一天的同一时间收集位置数据,以计算24小时内冰川熔体的流动情况。

冰川以每小时30厘米(12英寸)的速度移动,因此团队必须快速工作。这些图像首先是由多个SERAC(冰塔)站拍摄的,以帮助Luc和Farouk第二天轻松地重新定位相同的地点。

结果证明,该冰川每天移动7米(23英尺)。最近一次测量是在2012年,结果显示Eqip Sermia每天移动3米(10英尺)。与世界上其他冰川每天移动约30厘米(12英寸)的速度相比,这种流动速度快得令人担忧。研究小组还证实,就在上个月,冰川消失了大约500米(1640英尺)。该团队的另一个目标,即使用徕卡多工作站,对法国极地探险家保罗-Émile维克多作为其探险基地的历史性小屋的后代进行3D扫描,也已成功完成。此外,在Eqip Sermia的表面上,在内陆几公里处发现了一个大湖。如果这些水以某种方式进入裂缝,可能会导致冰川融化。最后的结果也证明了冰川在海面下的融化速度是海面上的100倍。

测量冰臼内部
60年前,探险者保罗·-Émile·维克多沿着到达冰川冰盖的路线进行了同样的一天的长途跋涉,之后,探险队在那里扎营并寻找一个“冰臼”来进行3D扫描。这一扫描将确定冰臼内的水是否真的到达了冰川下面的岩石床。为什么这些冰臼对研究冰川如此重要?与世界其他地方相比,格陵兰岛更容易感受到全球变暖,在非常温暖的日子里,冰川表面会出现融化的湖泊。过多的湖水产生了河流,这些河流以惊人的速度融化冰。如果这些水进入冰臼,它将开始旋转并侵蚀冰,最终到达格陵兰岛基岩上的冰川底部。这些水在冰川下积累起润滑剂的作用。冰川很容易在水面上滑动,重力将巨大的冰块更快地推向海洋。

融水之旅
卢克和法鲁克设法在冰臼内的三轮车上建立了多站来扫描冰裂缝的细节。有些冰臼可以达到200米(650英尺)的深度,这真的很令人兴奋。以前从未有过如此精确的扫描,来记录水流是如何在冰川锅穴的角落和裂缝中形成的,并记录其到达冰层底部的过程。

在这个洞里工作并非没有危险。如果地表温度波动高达1-2°C(34-36°F),冰川水可能开始融化并流入磨坊,淹没一切。扫描花了整整一天的时间,但他们能够扫描整座磨坊,从形成磨坊的河流到磨坊的最深处,一点一点地进行垂直测量,收集了大约500000个高度详细的点。深度、周长和宽度都可以通过徕卡MS50多工位的3D扫描获得,结果令人着迷。

“用这种方法测量冰川锅穴的所有尺寸是为了了解它随着时间的发展和冰的变形。结果证明非常有效,模型视觉效果很好,设备很适合这种类型的开放-如果你有好的天气!卢克·莫罗兴奋地说。

3D扫描证明了徕卡MS50多工作站的多功能性和在特殊情况下的坚固性。它的新程序和功能结合在一起,集成了新技术,使测量更加可靠、快速和完整,使研究人员能够接收他们需要的信息。与在各自领域处于前沿的公司合作,只能帮助研究人员在了解气候变化方面取得进展。

由Farouk Kadded和Luc Moreau撰写

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