地球的引力揭示了气候变化

2002年3月17日，德美卫星组合GRACE(重力恢复和气候实验)启动，以前所未有的精度绘制全球引力场。毕竟，这项任务持续了15年 - 是预期的三倍多。当这两颗卫星分别于2017年底和2018年初在地球大气层中燃烧时，他们记录了地球的引力场及其在160多个月内随时间的变化。

这种所谓的时间分辨卫星重力测量法可以监测陆地水循环，冰盖和冰川的质量平衡或海平面变化，从而更好地了解全球气候系统的机制。 ，更准确地评估重要的气候趋势并预测可能的后果。

“自然气候变化”杂志上的一篇评论，其中Frank Flechtner，Christoph Reigber，Christoph Dahle和Henryk Dobslaw来自Helmholtz Center Potsdam德国地球科学研究中心GFZ和来自Alfred Wegener研究所的Ingo Sasgen，亥姆霍兹极地与海洋研究中心( AWI)参与，现在提出了基于GRACE观测的气候研究领域的亮点。

冰盖和冰川

GRACE首次直接测量了冰盖和冰川的冰量损失。以前，只能使用间接方法估算质量及其变化。在任务的头两年内，已经可以在格陵兰岛和南极洲观察到冰质量减少的明确信号。测量数据显示，总质量损失的60%是由于响应北极变暖趋势而增加的熔体产量，而40%是由于冰流量增加到海洋中。根据GRACE数据，2002年4月至2017年6月格陵兰每年损失约2600亿吨冰，南极洲约有1400亿吨冰。除了长期趋势之外，重力场数据还提供了“厄尔尼诺”等全球气候现象直接影响的证据。

陆地蓄水

GRACE任务最有影响力的贡献之一就是揭开地球不断变化的淡水景观，这对水，食物和人类安全具有深远的影响。全球对GRACE趋势的估计表明，高纬度和低纬度地区的蓄水量增加，中纬度地区的蓄水量减少。尽管GRACE记录相对较短，但这种对全球水文循环大规模变化的观察已经成为二十一世纪气候模型预测变化的重要早期证据。

GRACE数据还有助于更准确地分析和评估海平面，因为陆地上的淡水储存通过各种机制与海平面相关联。对GRACE数据的分析使得有史以来第一次估计地下水存储空间的变化。他们证实了世界各地含水层的地下水消耗率过高。有关陆地水储存的数据也有助于各种气候模型的验证和校准。

海平面变化和海洋动力学

在本世纪内，海平面上升可能会加速到每年10毫米 - 这是过去5000年前所未有的速度，也是气候变暖带来的深刻而直接的后果。自20世纪90年代初以来，已经可以进行高精度的海平面测量，但它们只能显示出绝对的海平面变化。在1993年至2017年的25年间，海平面每年平均上升3.1毫米。为了了解热膨胀，融化冰和水的流入如何影响海平面，有必要研究水的质量分布。GRACE表明，2005年至2017年间平均每年海平面上升2.5毫米的2.5毫米是由水或其他质量的流入和1.1毫米的水的热膨胀引起的。解决这一问题对于海平面预测非常重要。GRACE数据对海洋质量变化提供了约束，从而间接地影响了地球的能量不平衡，这是气候变化的基本全球指标。GRACE表明，温度上升所释放的大部分变暖发生在海洋的上部2000米处，这是气候变化最重要的能量汇。GRACE还有助于更好地了解洋流的动态和影响，特别是对于北冰洋。这是气候变化最重要的能量汇。GRACE还有助于更好地了解洋流的动态和影响，特别是对于北冰洋。这是气候变化最重要的能量汇。GRACE还有助于更好地了解洋流的动态和影响，特别是对于北冰洋。

气候服务应用

GRACE卫星的重力场数据有助于改进美国的干旱监测。这有助于美国当局及时，合理地应对干旱。通过EGSIEM(改进应急管理的欧洲重力服务)，推出了一项旨在尽早识别区域洪水风险的服务。在2017年4月至6月期间，进行了历史洪水数据的试运行，表明由GRACE确定的大型河流流域的湿度指标可以改善预测，例如密西西比河或多瑙河。目前的结果还表明，GRACE数据可用于更准确地预测季节性野火的风险。

GFZ与德国航空航天中心(DLR)一起运营GRACE任务，并在美国与NASA喷气推进实验室(JPL)共同运营。2018年5月，后续任务GRACE后续行动(GRACE-FO)启动。应在今年7月底之前向国际用户提供第一个月重力场图。意外的困难推迟了产品的提交。“原因是第二颗GRACE-FO卫星上的控制单元失效，”GFZ的Frank Flechtner解释道。“这使得有必要切换到为这种情况安装的替换装置。但是现在，通过GRACE-FO，可以实现对地球系统质量变化进行二十多年的长期记录。”(PH)

背景：水的重量

The greater the mass of an object, the greater its gravitational attraction. For example, the Alps exert a higher gravitational pull than the North German lowlands. When satellites orbit the Earth and fly over a massive region, they accelerate minimally when approaching it and slow down as they fly away.

从地球发出的引力的一小部分基于海洋，河流，湖泊，冰川和地下表面上或附近的水。这种水会对季节，风暴，干旱或其他天气影响作出反应。GRACE通过记录其对连续220公里绕地球轨道运行的卫星二人组的影响，充分利用了水的大量位移。微波用于测量它们的距离。由于地球上的质量变化，这个距离随时间而变化。根据数据，研究人员随后计算了地球引力区域变化的月度图和表面质量的因果变化。

标签：地球的引力