美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心罗伯特·莫勒·坎达努萨 格陵兰岛东北部扎卡里伊斯特勒姆表面的一个冰湖岸边
信用:美国国家航空航天局/杰里米·哈贝克 我们星球上的一切——土地、水、空气、人——都通过各种化学、物理和生物过程联系在一起，构成了我们所说的地球系统
这个巨大系统的关键组成部分之一是冰冻圈，或者说是地球上所有的冰冻水
这个重要的“球体”包括阿拉斯加的冻土、喜马拉雅山顶上的雪以及极地的所有冰
冰冻圈的作用在高纬度地区最为明显，那里的格陵兰和南极冰盖覆盖了大部分陆地，海冰覆盖了极地水域的大部分
广阔明亮的白冰——除了极地以外的冬季积雪覆盖的大片区域——通过将部分太阳辐射反射回太空，有助于控制全球气候
由于冰冻圈的重要性，美国宇航局致力于广泛研究地球的冰
随着最近退役的重力恢复和气候实验卫星任务及其后继者格雷斯后续任务，科学家们已经研究了冰盖质量平衡的变化
这些任务测量了地球引力随表面质量和水的变化而发生的变化
利用冰卫星和冰卫星-2激光高度计的数据，科学家们精确测量了2003年至2019年间南极和格陵兰冰盖融化的冰量
这里看到的南极半岛是该大陆变化最快的地区之一
信用:美国宇航局戈达德太空飞行中心/K
Ramsayer 十多年来，“冰桥行动”一直在北极、南极和阿拉斯加进行调查
随着1000多次飞行的完成，科学家和工程师们收集了有关海冰、冰川和冰盖的高度、深度、厚度和流量的数据
冰桥于2021年正式结束，但它的遗产将通过自2009年以来收集的数百万亿字节的陆地和海冰数据得以保存
该任务收集了一系列数据，以弥合美国国家航空航天局两个用于研究冰冻圈的星载激光高度计，即冰、云和陆地高程卫星，或冰卫星和冰卫星-2之间的数据差距
去年，使用冰卫星2号的科学家报告了格陵兰和南极洲冰盖的急剧减少
配备了有史以来在太空飞行的最先进的激光高度计，该航天器使科学家能够创建海拔地图，以前所未有的细节测量冰的损失
研究人员总结道，2003年至2019年间，格陵兰冰盖每年平均损失200亿吨冰
南极洲的冰盖每年平均损失118亿吨冰
冰的损失导致海平面上升了0
在这16年中，有55英寸(14毫米)
科罗拉多落基山脉的格兰德梅萨是美国国家航空航天局及其合作伙伴用来计算雪中含水量的试验台
信用:美国宇航局戈达德太空飞行中心/乔伊·吴 通过研究在冰卫星和冰卫星2号任务之间观察到的变化，科学家们还报告了格陵兰沿海冰川的大幅变薄——这是美国宇航局科学家研究的冰冻圈的另一个重要方面
作为美国国家航空航天局海洋融化格陵兰任务的一部分，科学家们希望通过飞机和船只来更好地了解海洋变暖是如何影响沿海冰川的
格陵兰冰川融化是海平面上升的一个重要原因，海平面上升已经引起了全世界沿海社区的关注
2020年，该任务的科学家完成了对格陵兰峡湾和冰川的广泛调查，进一步揭示了海洋变暖加速冰川退缩的方式
他们的研究表明，峡湾中变暖的海水侵蚀了冰川的底部，导致上面的冰脱落
科学家们得出结论，由于这种底切过程，更大的冰川融化得更快
科学家预计气候变化会加剧海洋变暖和格陵兰冰川的消融
但是海洋和其他类型的极地冰之间的相互作用超出了冰川的范围
例如，去年美国国家航空航天局的科学家发现，快速的海冰融化导致了北极一股更为湍急的洋流，称为波弗特环流
像世界海洋中的其他洋流一样，博福特环流在调节全球不同温度和盐度的水的大量交换方面发挥着重要作用
通过这一被称为温盐环流的过程，洋流与地球系统的许多其他组成部分相互作用，以控制全球的温度
美国国家航空航天局的研究包括12年的卫星数据，显示自20世纪90年代以来，环流获得了大量的冷淡水
因为一些淡水被另一个称为大西洋经向翻转环流的洋流系统缓慢吸收，洋流变化的深远影响也可能影响西欧和北美的气候
尽管极地地区拥有地球上的大部分冰，但低纬度地区的积雪和高山冰川是世界生态系统的重要组成部分
在山区，如加利福尼亚州的内华达山脉，积雪在温暖的月份逐渐释放水分，成为饮用水和灌溉水的主要来源
这种水也是水力发电的重要来源
阿尔卑斯山的雪很难用太空卫星来研究，因为雪层通常隐藏在森林树冠和其他类型的复杂地形下
为了补充美国西部积雪的卫星观测
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自2017年以来，美国国家航空航天局的雪灾活动一直在调查积雪
这项活动旨在描述雪的深度、密度和其他详细特性，科学家需要这些特性来准确估计有多少水将融化并流入山溪、河流和水库
由温盐洋流驱动的地球大传送带在地球上抽取大量不同温度和盐度的水
该动画显示了泵送发生的一些主要区域
信用:美国宇航局/戈达德太空飞行中心科学可视化工作室 为了将这些局部测量扩展到全球观测，科学家需要进行一些复杂的计算，将空中和地面积雪观测与卫星数据结合起来
美国国家航空和宇宙航行局资助了一些努力，这些努力有助于确定结合各种卫星观测和根据地面条件研究雪的最佳方法
气候变化也会影响冬季融雪中可获得的淡水量
在气候变化导致降雪减少的地方，干旱可能会在温暖的月份到来
此外，高山冰川和积雪的变化也会导致自然灾害
由于变暖导致更多降水以雨而不是雪的形式出现，水可能淹没河流并引发洪水
为了研究洪水、山体滑坡和其他自然灾害的脆弱性，美国国家航空航天局的高山亚洲小组正在完成该地区有史以来最全面的冰雪调查，伊马山脉、喀喇昆仑山脉和兴都库什山脉等山脉为数百万人提供了淡水
在那里，冰川融化和降水模式的变化变得更加普遍
随着融水湖在这些冰川上形成，周围的冰川可能变得不稳定，最终导致湖泊决口、洪水和下游泥石流
通过将有关冰冻圈的专业知识与野外活动以及大量运行中和即将到来的卫星结合起来，美国国家航空航天局及其合作伙伴可以帮助世界各地的社区预测气候变化的影响，并潜在地减轻与我们星球的冰冻圈密切相关的自然灾害和灾难
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