CC BY
31
УДК 551.324.24 Вестник СПбГУ. Сер. 7, 2003, вып. 2 (№15)
К. С. Хворостовский, Л. J7. Бобылев. О. М. Иоханнессен1
ИЗМЕНЕНИЕ ВЫСОТЫ
ГРЕНЛАНДСКОГО ЛЕДНИКОВОГО ЩИТА С 1992 ПО 1999 г. ПО ДАННЫМ СПУТНИКОВОЙ АЛЬТИМЕТРИИ
Введение. Изменение состояния полярных ледниковых щитов является одним из основных факторов, влияющих на глобальный уровень Мирового океана. Кроме того, оно отражает их реакцию на изменения климата, и. в свою очередь, сами ледниковые щиты оказывают большое воздействие на циркуляционные процессы. Использование данных спутниковой радиоальтиметрии позволяет изучать вариации баланса массы ледниковых щитов, его временную и пространственную изменчивость. Этот метод по сравнению с наземными методами исследования дает возможность получать значительно более плотную сеть измерений и поэтому является единственным, позволяющим устранить неопределенность в изменении баланса массы ледниковых щитов в целом. Гренландский ледниковый щит по сравнению с Антарктидой представляет особый интерес при рассмотрении его взаимосвязи с климатическими изменениями, так как он расположен в значительно более теплом климате и две трети его территории в разной степени подвержены летнему таянию.
Для анализа изменения высоты ледниковых щитов используются данные измерений альтиметров со спутников Seasat, Geosat, ERS-i и ERS-2. Хотя альтиметры первых дв\<х спутников были сконструированы для проведения измерений только над океаном, они также активно применяются в исследованиях ледниковых щитов, в частности южной, до 72° с. ш., части Гренландии. Измерения со спутников ERS-1 и ERS-2 за последние 10 лет позволили впервые осуществить измерения над всей территорией Гренландского ледникового щита. При этом альтиметры «ERS» работали попеременно в двух режимах, один из которых специально предназначен для более точных определений высоты льда (ледовый режим), а другой —для измерений над океаном (морской режим). К настоящему времени различными авторами проведен ряд исследований изменения высоты Гренландского ледникового щита с помощью спутниковых радиоальтиметри-ческих измерений, полученных со спутников Seasat и Geosat за периоды 1978 (июль — сентябрь) и 1985-1989 гг. соответственно [1-6]. Вместе с тем проводились работы по усовершенствованию гравитационных моделей Земли и расчета орбит спутников, анализа и уменьшения ошибок, возникающих из-за неточности определения орбит, разработке процедур обработки альтиметрических импульсов применительно к материковому льду. В настоящей статье представлены результаты изучения пространственно-временных изменений высоты Гренландского ледникового щита по данным спутников ERS-1 и ERS-2 с 1992 по 1999 г.
Методика обработки спутниковых альтиметрических данных и исследования изменений высоты ледникового щита. Для сравнения измерений, проведенных в разные моменты времени, применялась методика сравнения высот в точках пересечения двух орбит при интерполяции между двумя ближайшими к этим точкам измерениями, относящимися к каждой из орбит. При расчетах были учтены орбитальные, атмосферные, приливные, инструментальные поправки, поправки, вызванные наклоном и неровностью поверхности ледника.
1 Центр по окружающей среде и дистанционному зондированию им. Нансена, Берген, Норвегия.
© К. С. Хворостовский, Л. П. Бобылев. О. М. Иоханнессен, 2003
а также проникновением импульса, посылаемого альтиметром, в слег. Такая методика расчета, при которой используются разности высот, позволяет получить значительно более точные результаты по сравнению с отдельно взятыми измерениями, поскольку, несмотря на учет ряда приведенных выше факторов, искажающих измерения, их влияние полностью устранить невозможно. Однако и при таком подходе для получения достоверного результата необходим учет большого количества точек пересечения орбит. Вследствие неровности поверхности ледника и из-за того, что измерения высоты проводятся до ближайшей к спутнику точки, даже соседние измерения, которые интерполируются в точку пересечения орбит, могут в ряде случаев относиться к разным точкам на поверхности ледника, что приводит к завышенным разностям измерений. Поэтому такие данные уже па этапе использования измерений в точках пересечения орбит были исключены из анализа.
Для проведения всестороннего изучения изменения высоты Гренландского ледникового щита была сформирована база данных измерений во всех имеющихся точках пересечения орбит спутников ERS, со всеми характеристиками, относящимися к этим измерениям.
dH 500
400
300
200
100
-100 -200 -300 -400 -500
-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5
йТ, годы
Рис. 1. Пример применения метода расчета скорости изменения высоты ледникового щита, использующий одновременно разности высот во всех имеющихся точках пересечения орбит.
Для расчета изменения высоты применялись два метода. Один из них заключается в одновременном использовании разностей высот во всех имеющихся точках пересечения орбит за исследуемый период времени, нанесенных на один график зависимости изменения высоты со временем (¿к/сИ-метод). Тогда угол наклона линии регрессии изменения высоты показывает скорость этого изменения (рис. 1). При расчете разностей из высоты и времени, относящихся к нисходящей орбите, вычитались высота и время, относящиеся к восходящей орбите спутника.
Мерой ошибки определения скорости изменения высоты в этом случае могут служить значения стандартной ошибки угла наклона линии регрессии. Такой метод может применяться при наличии непрерывных измерений за рассматриваемый период времени и позволяет более точно рассчитать изменение высоты. Однако он не дает возможности проследить ее временную изменчивость. Другой метод состоит в сравнении измерений, относящихся к двум периодам времени, и последующем осреднении полученных разностей высот. Эта методика использовалась другими авторами при анализе измерений альтиметров со спутников Seasat и Сеоза1;, при котором трехмесячные измерения со спутника Эеаза1 в 1978 г. сравнивались с измерениями за аналогичные месяцы 1985-1988 гг. со спутника Оеоэа*:. Вместе с тем такой подход в случае непрерывных наблюдений со спутников ЕКЭ-1 и ЕКЭ-2 позволил построить временной ряд изменения высоты, что дало возможность, кроме нахождения скорости ее изменения за весь период, проследить также сезонную и межгодовую изменчивость. Второй способ был применен для построения временного ряда за весь 7-летний рассматриваемый период времени от 1992 до 1999 г. Ряд строился по среднесезонным значениям изменения высоты. Первоначально каждый из периодов последовательно брался за опорный, и строился временной ряд путем сравнения опорного периода со всеми остальными (рис. 2). При этом отдельно осредня-лись разности высот, полученные при использовании измерений, относящихся к восходящим орбитам одного периода^ и нисходящим другого, а затем наоборот. Далее находилось среднее между двумя результатами, что необходимо для устранения систематической ошибки, возникающей в случае осреднения всех данных вместе, вследствие неравного количества измерений, относящихся к этим двум группам. Таким способом рассчитывалось несколько временных рядов, когда все сезоны последовательно использовались в качестве опорных периодов. Далее для каждого периода полученные результаты осреднялись, и таким образом строился средний временной ряд по вычисленным значениям для каждого временного отрезка. В работе [7], исследовавшей изменение высоты Антарктического ледникового щита по данным измерений альтиметра со спутника ЕПБ-!, также применялся метод построения временного ряда. Однако авторы [7] рассчитывали только один временной ряд по одному из опорньсх периодов. В результате такая методика позволяет использовать лишь небольшую часть точек пересечения •орбит, а результат зависит от выбора опорного периода для расчета единственного временного ряда. Но даже вышеизложенная методика в случае оценки скорости изменения высоты за весь рассматриваемый период менее точна по сравнению с ¿Уь/йЬ-методом, поскольку количество измерений, использующееся при каждом сравнении двух коротких периодов времени, значительно меньше, чем весь объем точек пересечений орбит.
Рис. 2. Иллюстрация метода расчета для получения временного хода изменения высоты ледникового щита.
Для получения пространственного распределения изменения высоты Гренландского лед-пикового щита вычисления проводились для ячеек 0,5° широты и 1° долготы. Выбор размеров ячеек обусловливает, с одной стороны, детальность пространственного распределения, а с другой — количество данных, взятых для расчетов внутри каждой ячейки. Кроме того, количество спутниковых измерений увеличивается с географической широтой, и потому определение скорости изменения высоты для больших по площади районов может привести к тому, что результат будет описывать изменения, характерные для северных частей рассматриваемого района. Таким образом, изучение ячеек малого размера, кроме анализа региональной изменчивости, позволило уменьшить влияние неравномерного распределения данных при оценке скорости изменения высоты в среднем для всей территории Гренландии. Вместе с тем некоторые при-
брежные территории, особенно в южной части ледникового щита с большими наклонами и значительной изрезанностью поверхности, оказались выпавшими из анализа вследствие малого количества данных. В большей степени это проявляется при применении метода построения временного ряда, что определяет целесообразность использования йк/<И при оценке скорости изменения высоты за весь изучаемый период времени.
Результаты и их обсуждение. Для получения результатов, не зависящих от каких-либо систематических ошибок, возможных при сравнении измерений с разных спутников, сначала были проанализированы отдельно данные для каждого из спутников. На рис. 3, а, б приведены результаты расчетов, проведенных первым методом, использующим одновременно все имеющиеся точки пересечения отдельно для спутников ЕТ18-1 и ЕКБ-2. Анализ пространственного распределения изменения высоты Гренландского ледникового щита показывает, что для южных и прибрежных районов наблюдается значительная временная изменчивость высоты ледника. В распределении скорости изменения высоты с 1992 по 1996 г., по данным измерений со спутника ЕКБ-1, для большей части этих районов характерно уменьшение высоты ледника, тогда как измерения со спутника ЕЛ8-2 с 1995 по 1999 г. показывают его существенное увеличение. Лишь для некоторых прибрежных районов уменьшение высоты по-прежнему сохраняется. Изменения, происходящие в прибрежных районах, особенно важны при анализе баланса массы Гренландского ледникового щита, так как здесь более всего сказывается влияние изменения температуры воздуха и, следовательно, они в наибольшей степени подвержены изменению интенсивности летнего таяния. Столь значительная амплитуда колебаний южной и прибрежной частей Гренландии, вероятно, вызвана тем, что эти части в большой степени подвержены циркуляционным воздействиям и влиянию циклонической активности, а ледники, расположенные в районах прохождения циклонов, значительно более чувствительны к климатическим изменениям. Вместе с тем при общей смене направления изменения высоты в целом для таких частей Гренландии можно отметить, что в разных районах оно произошло пропорционально относительно друг друга. В частности, в зонах повышенной интенсивности аккумуляции [8] на юго-востоке Гренландии и в ее западной части между 65 и 72° с. ш. отмечается наиболее значительное уменьшение высоты ледника по результатам измерений со спутника ЕРиЯ-1, а также понижение (в юго-восточной зоне) и менее значительное увеличение по сравнению с другими южными районами (в западной зоне) по данным спутника ЕТ18-2. Направление изменения сохранилось и в юго-западной зоне, где наблюдается увеличение высоты, наиболее четко выраженное для второго из рассматриваемых периодов.
В центральной части северной Гренландии, для которой типична низкая интенсивность аккумуляции, происходит стабильный небольшой рост ледника: в среднем около 5-10 см/год. При рассмотрении этой части ледяного щита следует отдельно сказать о двух небольших районах. В прибрежном районе на северо-востоке Гренландии между 77 и 79° с. ш. отмечается устойчивое понижение высоты ледника, а в районе с высокой интенсивностью аккумуляции севернее 79° с. ш. и западнее 50° з. д., так же как и для южной Гренландии, проявилась повышенная временная изменчивость: значительный рост ледника в течение первого периода сменился почти стабильным его состоянием во время второго.
При исследовании баланса массы ледниковых щитов на временных масштабах порядка декады можно принять, что его изменения определяются только поверхностным балансом массы, т. е. в основном аккумуляцией и таянием на поверхности ледника. Скорость же течения льда в данном случае принимается постоянной. Однако, возможно, этот фактор также играет роль в прибрежных районах, где скорость течения льда зна-
б
-30 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 30
см/год
Рис. 3. Пространственное распределение скорости изменения высоты Гренландского ледникового щита по данным измерений радиоальтиметров со спутников Е113-1 с 1992 по 1996 г. (а) и ЕЯЗ-2 с 1995 по 1999 г. (б).
чительно возрастает [9] и относительно незначительные ее изменения могут оказывать заметное влияние на баланс массы. Повышенная скорость течения льда выявлена для всего западного и юго-восточного до 67° с. ш. побережий, где баланс массы может быть результатом как изменений температуры и аккумуляции, так и колебаний скорости течения льда. Для прибрежного района на востоке Гренландии между 77 и 79° с. ш., где отмечается понижение высоты ледника, также характерны высокие скорости течения льда, и можно предположить, что здесь этот фактор даже является определяющим. В то же время увеличение скорости течения льда в прибрежных районах часто связывается с увеличением температуры воздуха, уменьшающего трение льда о подстилающую поверхность коренного ложа.
Среди факторов, влияющих на пространственное распределение изменения высоты Гренландского ледового щита, нужно отметить орографические. Увеличение высоты от прибрежных районов к центральным определяет повышенное влияние циклонической активности и большую интенсивность летнего таяния в прибрежных районах вследствие уменьшения температуры воздуха с высотой. Кроме того, ледоразделы дренажных бассейнов часто служат границами распространения зон со схожими особенностями изменения высоты ледника, при переходе через которые эти особенностр: резко меняются. Наиболее ярко это проявляется в южной Гренландии, где основной ее
ледораздел, делящий ледовый щит на западную и восточную части, ограничивает распространение зон уменьшения и увеличения высоты с запада и востока соответственно. Другие, менее значимые хребты также проявляются практически для всех дренажных бассейнов.
Средние изменения высоты для всего Гренландского ледникового щита, рассчитанные из результатов, полученных для каждой ячейки и взвешенных на площадь этих ячеек, по данным измерений со спутников ЕКБ-1 и ЕР13-2, составили —2,2 ±0,5 и 10,8 ±0,4 см/год соответственно (табл. 1). Приведенные погрешности 0,5 и 0,4 см/год являются ошибками осреднения, показывающими степень пространственной изменчивости скорости изменения ледника.
Таблица 1. Пространственно-осредненные значения скорости изменения высоты (сНг/сИ) Гренландского ледникового щита, полученные с использованием различных наборов данных и методов
Использованные данные Интервал времени, годы сИг/сИ, см/год
ВЛЗ-1 хЕ118-1 1992-1996 -2,2 ± 0,5
ЕГ18-2хЕ113-2 1995-1999 10, 8 ±0,4
Е118-1хЕ118-1, ER.S-2xER.S-2,
ЕКЭ-1хЕК8-2 (без учета поправки) 1992-1999 9, 5 ± 0,3
ЕЛ8-1хЕК8-1, ERS-2xERS-2,
ЕЕ8-1хЕК8-2 (с учетом поправки) 1992-1999 4,3± 0,4
На рис. 4 представлены среднесезонные изменения высоты за рассматриваемые периоды времени, определенные вторым методом построения временного ряда. Временные ряды, для получения которых рассчитывались пространственно-осредненные значения, соответствующие каждому сезону, демонстрируют существенные сезонные и межгодовые колебания высоты ледника.
Для исследования изменений высоты Гренландского ледового щита с 1992 по 1999 г. брались данные измерений в точках пересечения орбит как одного и того же, так и разных спутников. Однако при этом были получены неоправданно высокие результаты. Пространственно-осредненные значения изменения высоты, рассчитанные при использовании всех имеющихся точек пересечения орбит, а также только точек пересечения орбит различных спутников, составили соответственно 9,5 ±0,3 и 11,0 ± 0,3 см/год (см. табл. 1). Продолжительность периодов времени, за которые применялись данные измерений альтиметров со спутников Е11Б-1 и Е11Б-2, практически совпадают. Поэтому средние значения скорости изменения высоты ледника в любой ячейке по результатам расчетов для каждого спутника можно рассматривать в качестве ожидаемых для всего периода. При использовании таких средних значений пространственио-осредненное изменение высоты составляет 4,3 ±0,3 см/год (такое же, как и в случае осреднения пространственно-осредненных результатов). Количество точек пересечения орбит разных спутников составляет примерно половину всех точек пересечения, и, очевидно, что систематические ошибки, имеющие место при сравнении измерений этих спутников, существенно искажают результат. Потому было проведено исследование на предмет изучения систематической ошибки, возникающей при сравнении измерений со спутников ЕКБ-1 и ЕЯБ-2.
Сравнение для отдельных ячеек результатов, полученных при осреднении расчетов для каждого спутника и при использовании только точек пересечения разных спутников, показало, что превышение последних в среднем по Гренландии равно
1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999
Годы
Рис. 4- Изменение высоты Гренландского ледникового щита по данным измерений радиоальтиметров со спутников ЕКЭ-1 (/), ЕЯЗ-2 (2) и при совместном их использовании (5).
Графики смещены друг относительно друга вследствие того, что середина каждого из них стремится к нулю, поскольку они иллюстрируют относительные, а не абсолютные изменения.
6,3 ±0,3 см/год. Причем его распределение пространственно неравномерно, и наиболее завышенные результаты наблюдаются для прибрежных районов с наибольшими углами наклона поверхности ледника.
Измерения альтиметров в течение одного года, когда спутники ЕКБ-1 и ЕКБ-2 работали одновременно, можно было бы использовать для определения искомой поправки. Однако количество точек пересечения орбит, относящихся к этому периоду, недостаточно для проведения такого анализа. Потому брались все имеющиеся точки пересечения орбит разных спутников, охватывающие весь рассматриваемый 7-летний период. При этом для установления скорости изменения высоты, не зависящей от систематической ошибки, возникающей при сравнении измерений с разных спутников, из высоты, полученной при измерении со спутника ЕК8-2, вычиталась высота, определенная при измерении со спутника ЕГ18-1. Пространственно-осредненное значение разницы между исправленным и неисправленным результатами, равное —6, 7 ±0, 3 см/'год, как и ее пространственное распределение, практически совпало с разностью, полученной при сравнении со средним изменением, рассчитанным при рассмотрении каждого спутника отдельно (—6, 3 ±0, 3 см/год), что подтверждает правильность рассчитанных погрешностей скорости изменения высоты. Точка же пересечения линии регрессии, построенной описанным способом, с осью изменения высоты позволила найти абсолютное значение погрешности для каждой ячейки.
В результате при использовании в расчетах всех данных и в случае учета вычисленной абсолютной погрешности пространственно-осредненное значение изменения высо-
С1 1
-30 -20 -15 -10 -5 0 5
см/год
10 15 20 30
Рис. 5. Пространственное распределение скорости изменения высоты Гренландского ледникового щита, полученное при совместном использовании данных измерений радиоальтиметров со спутников ЕК5-1 и ЕЯ5-2.
ты составило 4,3 ± 0,4 см/го Пространственное распределение (рис. 5), как и среднее значение изменения высоты, оказалось очень близким к результату, полученному осреднением значений, рассчитанных для каждого спутника в отдельности. В то же время это позволяет предположить возможность в данном случае избежать сравнения измерений, произведенных с разных спутников, при определении изменений за весь рассматриваемый период времени. Однако, как указывалось выше, это приведет к сокращению в два раза количества используемых данных, что значительно ухудшит точность расчетов.
При анализе полученного пространственного распределения скорости изменения высоты Гренландского ледового щита за весь рассматриваемый период прослеживаются закономерности, вытекающие из особенностей ее распределения за периоды с 1992 по 1996 и с 1995 по 1999 г. Уменьшение высоты ледового щита в целом характерно для многих прибрежных районов, относящихся к зоне абляции, где более всего сказывается летнее таяние. Лишь в отдельных районах такая особенность не проявляется, однако, как указывалось выше, не для всех прибрежных районов удалось получить результат вследствие малого количества данных. В табл. 2 приведены скорости изменения высоты для разных диапазонов высот, из которой видно, что для низких прибрежных районов в среднем свойственно уменьшение высоты, тогда как для остальной территории Гренландии наблюдается рост со скоростью 5-6 см/год. В таблице указаны количество ячеек
и площадь (5) для каждого диапазона, а также среднее количество точек пересечения орбит спутников, попавших в одну ячейку. Уменьшение высоты отмечается, кроме того, в районах высокой интенсивности аккумуляции: существенное, около 15 см/год, в юго-восточной части Гренландии южнее 66° с. ш. к востоку от главного ледораздела и в районе 69° с. ш., а также незначительное на западе в районе 69° с. ш. Значительное увеличение высоты наблюдается на юго-западе ледника (около 10 см/год) к западу от основного ледораздела и небольшое (около 5 см/год) в центральном районе северной части щита. Большая, относительно других районов северной части щита, скорость возрастания высоты выявлена в районе севернее 79° с.ш. и западнее 50° з.д., где, как указывалось, наблюдается повышенная ее изменчивость. Описанные выше особенности пространственного распределения скорости изменения высоты хорошо согласуются с другими результатами, полученными ранее по данным как наземных, так и дистанционных методов измерений [9-11]. Таким образом, в распределении скорости изменения высоты проявляется влияние совокупности как климатических факторов, таких как циклоническая активность, температура, интенсивность осадков, так и гляциологических—расположение ледоразделов и, возможно, скорость течения льда в ряде прибрежных районов.
Таблица 2. Скорость изменения высоты Гренландского ледникового щита (([к/сИ) с 1992 по 1999 г. для различных диапазонов высот по данным альтиметрических измер^ 'ий со спутников ЕБ18-1 и
ЕКЗ-2
Диапазон высот, &Ъ,/<И, Количество Среднее 5,
км см/год ячеек количество тыс. км2
точек
<1,5 — 2, 5 ± 1,2 178 9191 237.6
1,5-2 5,4 ± 1,1 177 21376 256,7
2-2,5 4, 9 ±0,6 261 16905 428,4
2,5-3 6,1 ±0,4 263 10403 481,4
> 3 5, 2 ±0,5 75 7322 142,6
Все высоты 4,3 ±0,4 954 13555 1546,7
Все оценки скорости изменения высоты приведены без учета изостатического поднятия подстилающего коренного ложа Гренландии, которое является реакцией ледникового щита на уменьшение массы льда в течение Голоцена. Скорость этого поднятия составляет в среднем около 0,5 см/год [10, 12]. Итак, в качестве окончательного результата с учетом этой поправки можно принять значение скорости роста высоты ледникового щита Гренландии около 3,8 см/год с 1992 по 1999 г.
Как указывалось выше, для оценки ошибки определения скорости изменения высоты рассматривалась стандартная ошибка угла наклона линии регрессии, который рассчитывался в случае применения первого метода. Эта ошибка, зависящая от количества использованных данных, становится меньше как с высотой, а точнее, с уменьшением угла наклона поверхности, так и с широтой. В табл. 3 представлены средние значения оценок стандартной ошибки для групп ячеек с характерным для них углом наклона поверхности. Видно, что ошибка составляет несколько десятых сантиметра в ровных центральных районах плато и возрастает до нескольких сантиметров в прибрежных районах.
Как и при анализе данных, отдельно для каждого спутника был получен времен-
Таблица 3. Средние значения стандартной ошибки определения скорости изменения высоты Гренландского ледникового щита для различных диапазонов угла наклона поверхности по данным альтиметрических измерений со спутников ЕТ18-1 и ЕКБ-2
Угол наклона, град. Стандартная ошибка, см/год Количество ячеек Среднее количество точек 5", тыс. км2
0,0-0,1 0,2 ±0,0 26 12366 42,9
0,1-0,2 0,3± 0,0 308 17401 466,6
0,2-0,3 0,4± 0,0 201 17300 331,7
0,3-0,4 0,7± 0,0 113 14148 189,4
0,4-0,5 1, 2 ± 0,1 70 11463 119,4
0,5-0,6 2,1 ± 0,4 38 10851 62,5
0,6-0,7 2,8 ±0,4 50 4919 87,1
0,7-0,8 3,6 ±0,5 34 4327 58,0
0,8-0,9 3,5 ±0,5 39 3886 61,3
>0,9 3,5± 0,4 75 4205 97,8
ной ряд среднесезонного изменения высоты ледника для всего рассматриваемого периода наблюдений (см. рис. 4), практически повторяющий аналогичные временные ряды, построенные с помощью второго метода. При рассмотрении этого временного ряда интересным является хорошо выраженный минимум в 1995 г., по времени совпадающий с минимумом, тоже ярко проявляющимся во временном ходе изменения площади морского льда Арктики. При этом преимущественно он наблюдается в южной части ледникового щита, где более всего и-должны были сказаться характерные для Гренландии в 1995 г. отрицательная аномалия количества выпавших осадков и положительная аномалия температуры воздуха.
Заключение. Выше представлены результаты расчетов скорости изменения высоты Гренландского ледникового щита по данным радиоальтиметрических измерений со спутников Е113-1 и ЕТ18-2 соответственно с 1992 по 1996 и с 1995 по 1999 г. Были оценены как пространственная и временная изменчивость баланса массы ледника, так и его изменения в целом для всей территории Гренландии за весь рассматриваемый период времени. Для этого использовались два метода расчета, один из которых позволил построить временной ряд среднесезонпых значений изменения высоты, а вторым оценивалась скорость изменения высоты за весь период времени. Расчеты проводились для ячеек 0,5° широты и 1° долготы.
Были как проанализированы данные измерений отдельно для каждого из спутников, так и проведен их совместный анализ. В целом для Гренландии отдельно по измерениям со спутников ЕКБ-1 и Е113-2 скорость изменения высоты составила —2, 2±0, 5 и 10, 8±0,4 см/год соответственно. При этом отмечается значительная временная изменчивость высоты для южных и прибрежных районов Гренландии: уменьшение высоты сменилось ее резким увеличением, а рассчитанный временной ход изменения высоты показал, что такой скачок произошел в 1995 г. Он, скорее всего, обусловлен колебаниями циклонической активности, сильному влияиию которого подвержены эти районы. Кроме того, на прибрежные районы также в значительной степени влияют изменение температуры воздуха, определяющей интенсивность летнего таяния, и, возможно, относительно небольшие, но заметные для баланса массы изменения скорости течения льда.
Совместный анализ данных с обоих спутников выявил систематическую ошибку, возникающую при сравнении измерений с разных спутников. Ее распределение оказалось пространственно неравномерным: наблюдается ее увеличение с ростом угла наклона поверхности. Проведенное исследование позволило вычислить эту поправку, и после ее учета скорость изменения высоты за период с 1992 по 1999 г., по данным обоих спутников, составила 4,3 ± 0,4 см/год. В результате при учете изостатического поднятия подстилающего коренного ложа Гренландии скорость роста высоты ледникового щита с 1992 по 1999 г. составляет около 3,8 см/год. В целом за весь период для большинства прибрежных районов ледникового щита, находящихся в зоне абляции, а также в районах с максимальной интенсивностью аккумуляции, свойственно уменьшение высоты ледника, тогда как в центральных районах наблюдается ее рост. Понижение высоты также отмечается в районах высокой интенсивности осадков. Расположение ледораз-делов тоже влияет на распределение изменения баланса массы ледника, ограничивая распространение зон со схожим характером изменений. Таким образом, было выявлено влияние ряда климатических и гляциологических факторов на распределение изменения высоты.
Summary
Khvorostovsky K.S.. Bobylev L.P., Johannessen O.M. Change in elevation of Greenland Ice Sheet from 1992 to 1999 estimated by satellite radar altimetry.
Greenland Ice Sheet elevation change from 1992 to 1999 using ERS-1 and ERS-2 satellite radar altimeter data was studied. ERS-l/ERS-2 bias was revealed and taken into account for joint analysis of both satellite measurements. Spatial and temporal variabilities of the ice sheet elevation showing the ice sheet mass balance were analyzed. The dependence of mass balance on various climate and glaciological factors is shown. Spatially averaged elevation change rate for all Greenland accounted 4,3±0,4 cm/year, if isostatic rebound is considered. Growth is characteristic of the central area of the ice sheet, while over most of the margin regions elevation is revealed to decrease. Time ' series of elevation change shows a clear minimum in 1995 typical for the south and margin parts of Greenland, where increased interannual variability is observed. The Central region of the northern pari is cuaicujuerized oy stable moderate thickening. Литература
1. Zwally H.J., Brenner A.C., Major J.A. et al. Growth of Greenland ice sheet: Measurement // Science. 1989. Vol. 246. 2. Zwally H.J. Growth of Greenland ice sheet: Interpretation j / Ibid. 3. Davis C.H., Cluever C.A.. Haines B.J. Elevation change of the Southern Greenland ice sheet j I Science. 1998. Vol. 279. 4. Zwally H.J., Brenner A.C., DiMarzio J.P. Growth of the Southern Greenland ice sheet // Science. 1998. Vol. 281. 5. Davis C.H.. Kluever C.A., Haines B.J. et al. Improved elevation-change measurement of the southern Greenland ice sheet from satellite radar altimetry // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. 2000. Vol. 38, N 3. 6. Davis C.H. Growth of the Greenland ice sheet: A performance assessment of altimeter retracking algorithms // IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing. 1995. Vol. 33, N 5. 7. Wmgham D.J., Ridout A.J., Scharroo R. et al. Antarctic elevation change from 1992 to 1996 // Science. 1998. Vol. 282. 8. Bales R.C., McConnell J.R., Mosley-Thompson E., Csatho B. Accumulation over the Greenland ice sheet from historical and recent records // J. Geophys. Res. 2001. Vol. 106, N d24. 9. Thomas R., Akins Т.. Csatho B. et al. Mass balance of the Greenland ice sheet at high elevations j j Science. 2001. Vol. 289. 10. Krabill W.. Abdalati W.. Frederick E. et al. Greenland ice sheet: High-elevation balance and peripheral thinning // Science. 2000. Vol. 289. 11. Thomas R., Csatho В., Davis C. et al. Mass balance of higher-elevation parts of the Greenland ice sheet // J. Geophys. Res. 2001. Vol. 106, N d24. 12. Wahr J.T., van Dam Т.. Larson K.M., Francis O. GPS measurements of vertical crustal motion in Greenland // Ibid.
Статья поступила в редакцию 12 ноября 2002 г.
