大学教育网

用于追踪地下的方法可能会彻底改变我们从太空测量雪深的方式

导读 在气候危机中,要想更好地了解我们星球的健康状况,可能是不太可能的英雄。在发表在《遥感前沿》上的一篇论文中,包括宇航局在内的一组科学

在气候危机中,要想更好地了解我们星球的健康状况,可能是不太可能的英雄。在发表在《遥感前沿》上的一篇论文中,包括宇航局在内的一组科学家已经找到了一种方法,可以利用地下深处的从轨道上估计积雪的深度。

该团队的一名成员是宇航局兰利研究中心的胡永祥,他从物理学和生物学中汲取灵感,创造了一个独特的雪深模型。先前开发的模型发现,在返回之前在蚁群内走动的平均时间大约是蚁群体积除以其表面积的四倍。

光子像蚁群中的一样移动

“我研究了云的性质,并随机学习了云粒子之间的光反弹,类似于在其群体内的运动。因此,我认为理论也可能适用于雪,因为雪来自云,”胡解释说。

就像进入蚁群并在返回之前随机移动一样,来自激光雷达仪器的光子进入雪地并在遇到雪粒时被散射,直到它退出并被望远镜探测到ICESat-2(冰、云和陆地高程卫星 2)。

通过应用一种特殊的模型模拟来验证一个类似于用来估计在蚁群中行进距离的方程,研究人员发现可以测量光子在雪地中行进的平均距离。这表明雪深大约是光子在雪中行进的平均距离的一半。

冰雪:不解之缘

ICESat-2 于 2018 年发射,旨在确定地球冰雪覆盖的冰盖和海冰的深度。从历史上看,测量雪深被证明具有挑战性,因为它需要将激光雷达与微波测量相结合。

通过这项用于测量覆盖海冰表面和山脉的雪层深度的新创新,科学家们可以更清楚地了解气候危机如何影响海冰厚度以及陆地上冰川的厚度。

“积雪为许多地区提供水资源,包括西部以及欧洲、非洲和亚洲的部分地区。积雪深度以及估计的积雪密度对于水资源管理很重要,”胡补充道。

降雪量会减少多少?

雪在调节气候方面发挥着重要作用,因为它将太阳的能量反射回太空并有助于保持地球凉爽。地面上的雪越少,反射率越低,全球变暖越严重。

虽然预测降雨量相对容易,而且气候模型始终预测全球降雨量将增加 3% 至 7%,但估计中纬度地区降雪量可能因全球变暖而下降的情况要复杂得多。这就是这项新技术将发挥作用的地方。

胡与宇航局、亚利桑那大学、史蒂文斯理工学院和鲍尔航空航天公司的其他科学家合作,希望气候科学家将越来越多地采用这种基于物理学的强大技术所衍生的雪质特性来进行预测。

“我相信这项技术将彻底改变我们预测未来积雪演变和模拟海冰变化的方式,我们已经在致力于设计专门针对积雪深度的下一代卫星,”胡说。