理大参与研究格陵兰冰盖融化 助预测海平面上升速度

理大土地测量及地理资讯学系教授、土地及空间研究院核心成员陈剑利教授。

格陵兰冰盖融化是引致全球海平面上升的主要原因之一。香港理工大学(理大)学者与国际研究团队合作,结合各种现代大地空间测量技术,包括首次运用卫星定位数据来分析格陵兰冰盖基岩的垂直位移情况,成功量化夏季融水储量,以揭示冰盖融化对全球海平面上升的影响,并提供新见解和可靠依据。研究成果已于国际期刊《自然》发表。

格陵兰冰盖面积仅次于南极洲,冰原厚度大约三公里,一旦完全融化,将令海平面平均上升七米。然而,科学界对于冰川水的累积、储存及流失过程仍存在许多疑问。理大土地测量及地理资讯学系教授、土地及空间研究院核心成员陈剑利教授与来自香港、中国内地、美国、荷兰及比利时的科学家合作,研究格陵兰的水文过程,包括融水储量演变,以了解冰盖的融化机制及其对海平面上升的影响。

冰盖融水引起的水量增加,是导致基岩沉降的重要因素之一。然而,一般卫星重力测量技术无法对格陵兰的水文过程进行区域性评估。研究团队开创性地利用以众多卫星导航系统(GNSS)站点组成的“格陵兰GNSS观测网络”和美国国家航空暨太空总署辖下“重力回溯及气候实验卫星”(GRACE)提供的卫星重力数据解决此难题。

研究团队分析了其中22个靠近基岩和冰川出口GNSS站点,在2009年至2015年期间的连续数据,以掌握格陵兰不同区域的融水储量、基岩弹性变形和垂直位移情况,从而了解冰盖融水的时空演变过程。GNSS亦有助监察气候系统中的大规模质量变化,例如地下水枯竭及湖泊水储存量等。

研究发现,夏季融水期间,大部分融水会暂存于冰盖内,并于七月达到高峰,其后逐渐减少。融水导致格陵兰GNSS站点附近的基岩平均下沉五毫米,2010年及2012年更经历了极端水融,分别令基岩下沉多达12毫米和14毫米。

研究亦显示,大多数GNSS站点融水在冰盖的储存时间约为八周,但因地区而异,东北部和西部高于平均值,约为九周,而南部和东南部则为4.5周。随着酷热夏季或成常态,有效地预测高温年份的融水储量,对评估海平面上升速度至关重要。另外,研究指出一般区域气候模型模拟的融水径流量可能高估水保留或低估水融化情况,团队建议在较温暖的年份,将预测流量上调约20%,以作更精确评估。

陈剑利教授表示:“是次大型研究协作项目已筹备多年,除了整合各种现代空间测量技术,团队更前往偏远极地考察,有关成果突显了国际合作为应对严峻气候变化问题的重要性。研究亦有助提升区域气候模型在温暖年份的预测表现,对于评估未来几十年的冰盖演变、全球海平面上升速度,以及北极暖化问题等具重大意义。”