Необходимость нового анализа дрейфа ледников
Колебания длины ледников являются показателем изменения климата, поскольку ледники реагируют геометрической адаптацией к изменениям климатических воздействий.
Кроме того, талая вода, высвобождающаяся в результате сокращения ледников, является основной причиной повышения уровня моря в 20 веке. Колебания длины дают косвенное свидетельство изменений в балансе массы ледников, что особенно актуально вблизи края ледникового покрова Гренландии, где отсутствуют результаты долгосрочных прямых измерений баланса масс.
Данные о колебаниях конечной точки ледников могут быть использованы для того, чтобы оценить недавнее отступление ледников Гренландии в исторической перспективе. Кроме того, для оценки вклада ледника в изменение уровня моря можно использовать колебания его длины.
До недавнего времени количество долгосрочных рекордов длины ледников было очень ограниченным для местных ледников Гренландии, т.е. ледников, не связанных с ледниковым покровом в течение 20 века на острове Диско, Западная Гренландия.
Анализ основан на сочетании исторической информации из отчетов экспедиций и ранних карт с данными дистанционного зондирования, полученными с помощью аэрофотосъемки.
Объединив наблюдения первых исследователей с аэрофотосъемкой и собственными наблюдениями, было реконструированы колебания длины более 80 местных ледников и 60 выходных ледников ледникового покрова в южной и западной Гренландии.
Некоторые из этих наблюдений начинаются в середине или начале 19 века, но все они завершаются в середине 20 века. Обновленные по сей день, эти записи предоставляют уникальную информацию о колебаниях ледников вдоль западной окраины ледникового покрова Гренландии за последние полтора столетия.
Современные методы исследования
Исследователями были использованы данные со спутников и аэрофотосъемка для обновления данных о ледниках, которые имеют длинную историю, не имеют признаков подъема (часто встречаются на острове Диско), и для которых новые длины ледников могут быть связаны с данными о длине в 1968 году).
Очертания ледников были получены на основе снимков со спутника Landsat автоматизированным методом с использованием хорошо зарекомендовавшего себя метода соотношения полос, который классифицирует ледники, когда цифровые числа в полосе 3 (красный) примерно в два раза выше, чем в полосе 5 (коротковолновый инфракрасный).
После этого контуры были вручную скорректированы на затенение, сезонный снежный покров и обломки. Размер пикселей изображений со спутника Landsat составляет 30 м, и положение контуров можно определить с точностью до одного пикселя.
Расположение дренажного канала сильно влияет на общую длину ледника. Они были автоматически получены на основе анализа водосборного бассейна с использованием цифровой модели рельефа ASTER GDEM с разрешением 30 м по горизонтали.
Линии потока рисовались вручную на основе матрицы высот и схем течения, видимых на спутниковых снимках. Для обработки данных использовалось программное обеспечение географической информационной системы (ГИС).
Исследовались только изменения длины ледников; площадь ледников определяется только для года, наиболее близкого к 2000 (2002 для четырех ледников в южном регионе, 2001 для ледников в районах Диско).
Также были включены оцифрованные контуры ледников с карт GEUS-PROMICE и дополнительные литературные данные.
В пределах района исследований контуры составлены на основе аэрофотограмметрических карт, основанных на стереопарах, полученных в 1985 г., а некоторые ледники были сфотографированы в 1962 г. или еще в 1953 г.
Абсолютная точность карт контуров зависит от наземных контрольных точек, используемых при триангуляции, и от масштаба аэрофотосъемки.
Перед измерением длины ледников на картах, любое локальное смещение по горизонтали было удалено путем ручного согласования линии течения каждого ледника с линией течения, полученной с помощью данных Landsat.
Пространственное разрешение аэрофотоснимков намного выше, чем пиксельный размер пиксела спутника Landsat, который остается доминирующим источником неопределенности.
Для девяти ледников эта максимальная протяженность может быть определена на снимках Landsat с точностью, сопоставимой с точностью контуров ледников. Для этих ледников записи длины продолжались путем измерения расстояния между максимальной протяженностью и фронтальным положением, определенным вдоль линии течения.
Следует отметить, что эта линия течения переопределена, и поэтому не полностью идентична той, которая использовалась ранее в 1968году.
В качестве справочного материала используется область 1953 года. Для остальных шести ледников наблюдения со спутника Landsat могут быть связаны с существующим рекордом с расстояния до береговой линии.
Год отступления на береговой линии и максимальное расстояние до берега точно не известны. Однако полученная неопределенность в связи результатов спутника Landsat невелика: отступление между последними наблюдениями за отелом и первым появлением ледникового фронта на суше составляет около 10 - 100 м для этих четырех ледников. Значит можно предположить, что изменения в положении береговой линии незначительны в отношении неопределенностей в положении ледникового фронта.
Результаты исследования
Документы охватывают 20-й и часть 19-го века, начиная с 1811-1900 годов (в среднем в 1853 году) и заканчивая последними годами (2008-2010 годы).
Количество точек данных на запись варьируется от 6 до 13, в среднем 10 наблюдений на запись. Точки данных до 1900 года в основном основаны на интерпретации исторических документов и поэтому имеют большую неопределенность, чем точки более последних данных, полученных в результате полевых работ, аэрофотосъемки и спутниковых изображений.
В основном, исследованные ледники показывают незначительные изменения в 19 веке, за которыми следует период отступления в 20 и 21 веке, хотя и наблюдаются незначительные изменения. Среднее отступление в 20 веке составляет 1,2 км, варьируя от 7 до 400 метров.
Большое распространение отступления отражает большие различия между ледниками. В выборку включены ледники различных размеров и геометрии; площадь ледников варьируется от 1,2 до 79 км , а длина ледника - от 2,8 км до 20 км.
Кроме того, среднее отступление ледников в течение 20 века для пяти ледников в регионе Диско меньше, чем для ледников в двух других регионах, но выборка слишком мала для выводов об общих региональных различиях.
Темпы отступления ледников, а также их отступления в первое десятилетие XXI века увеличились по сравнению с предыдущими десятилетиями.
Исследования по Западной Гренландии показывают схожую тенденцию, и поведение ледников в Западной и Восточной Гренландии за последние десятилетия было очень похожим. Кроме того, обнаружено значительное отступление ледников в первой половине 20-го века со средней скоростью отступления в 1930-х годах, которая выше, чем в любом другом десятилетии с середины 19-го века до 2010 года - периода, охватываемого настоящим исследованием.
Исследовательские работы показали быстрое отступление местных ледников на юго-востоке Гренландии в 1930-х годах. Это означает, что это период повсеместного быстрого отступления значительной части ледников Гренландии, которое может быть вызвано сильным повышением температуры в 1920-1930-х годах.
Тем не менее, колебания длины представляют собой отсроченное и отфильтрованное представление изменений баланса массы поверхности. Поэтому тот факт, что темпы отступления являются самыми высокими в начале 20-го века, не обязательно означает, что баланс поверхностных масс в этот период является самым отрицательным за весь период 1811-2010 годов.