卫星视角观察加利福尼亚清湖的有毒藻类和背后的环境保护疏忽

卫星视角观察加利福尼亚清湖的有毒藻类和背后的环境保护疏忽 2024 年 5 月 15 日由 Landsat 9 号卫星上的 Operational Land Imager-2 拍摄的加利福尼亚清湖的卫星图像。2024 年 5 月中旬，藻类大量繁殖，加利福尼亚州清湖水域一片混浊。5 月 15 日，Landsat 9 号卫星上的 OLI-2（Operational Land Imager-2，陆地成像仪 2 号）拍摄到这幅图像时，湖面大部分区域都能看到明亮的绿色漩涡。藻华可能包含蓝绿藻（也称为蓝藻）以及其他类型的浮游植物，只有直接取样才能确定藻华的确切成分。蓝藻是一种单细胞生物，依靠光合作用将阳光转化为食物，有些蓝藻会产生微囊藻毒素，这是一种强烈的毒素，会刺激皮肤并导致肝脏和肾脏受损。清湖（Clear Lake）是一个天然营养丰富的富营养化湖泊，有利于藻类和水生植物的生长。该湖位于旧金山湾以北约 60 英里（100 公里）处，根据沉积物岩芯显示，该湖长期以来一直含有大量藻类，可能从约 1 万年前上一个冰河时代结束时就开始这样了。但近年来，人们增加了对湖水的营养输入，有害水华的数量也随之持续增加。在清湖已确认的 130 多种藻类中，有三种蓝绿藻在特定条件下会对人类健康造成不良影响。据莱克县官员称，这些有害藻类的大量繁殖往往发生在春季和夏末。磷等营养物质通过支流进入湖中，导致藻类过量生长。附近农场、葡萄园、有问题的化粪池系统、砾石矿和一个废弃的露天汞矿的径流也是造成湖泊水质问题的原因。一些诱发水华的营养物质存在于湖床沉积物中，只是在波浪作用和非本地鲤鱼的觅食和产卵行为下被搅动起来。水质分析工具显示，叶绿素-a（植物和浮游植物（包括藻类）中捕获阳光的色素）水平以及估算蓝藻浓度的指数在整个五月初都有所上升。这些估计值来自哨兵-3 号上的海洋颜色仪器，并由美国国家海洋和大气管理局国家海洋服务局（NOAA National Ocean Service）进行了额外处理。截至 5 月 25 日，当地的水质监测人员尚未测量出此次藻华的微囊藻毒素浓度。即使不存在毒素，大量的藻类仍会危害水生生物；细菌在分解死亡的浮游植物时会消耗氧气，从而导致缺氧和死亡区。美国国家航空航天局地球观测站的图片，由 Wanmei Liang 使用美国地质调查局的 Landsat 数据拍摄。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

格陵兰的大面积融化：三十年间完成冰河时代到灌木林地的演变

格陵兰的大面积融化：三十年间完成冰河时代到灌木林地的演变 从 Sydgletscher 上方望向格陵兰西北部 Qaanaaq 的鲍登峡湾。图片来源：马克-史密斯冰雪流失的总面积相当于阿尔巴尼亚的面积，约占格陵兰冰川覆盖总面积的 1.6%。这让曾经的冰雪之地，如今已变成荒芜的岩石、湿地和灌木丛。来自利兹大学的一组科学家追踪了格陵兰岛从 20 世纪 80 年代到 2010 年代的变化，他们说，气温升高导致冰层后退，这反过来又对地表温度、温室气体排放和地貌稳定性产生了影响。永久冻土层地球表面以下的永久冰冻层正在因气候变暖而"退化"，科学家警告说，在某些地区，永久冻土层可能会对其上的基础设施、建筑和社区造成影响。今天（2 月 13 日），《科学报告》杂志报道了他们的研究结果："三十年间，格陵兰岛植被翻了一番，主导了整个格陵兰岛的土地覆盖变化"。对比 20 世纪 80 年代末和 2010 年代末 30 米分辨率下的土地覆盖分类，可以发现随着植被覆盖范围的扩大，尤其是西南部和东北部的植被覆盖范围扩大，出现了绿化现象。土地覆盖率分析是在网格上进行的（所分析的卫星图像由规则的像素网格组成），网格的每个像素都是 30 米乘 30 米的正方形。资料来源：利兹大学变暖趋势与未来预测格陵兰岛是北极地区的一部分。它是世界上最大的岛屿，面积约 836,330 平方英里（210 万平方公里）。大部分土地被冰和冰川覆盖，居住着近 5.7 万人。自 20 世纪 70 年代以来，该地区的变暖速度是全球平均速度的两倍。与 1979 年至 2000 年的平均气温相比，格陵兰 2007 年至 2012 年的年平均气温升高了 3 摄氏度。研究人员警告说，未来可能会出现更极端的温度。这项研究的作者之一、利兹环境学院的地球科学家乔纳森-卡里维克（Jonathan Carrivick）说："气温升高与我们在格陵兰看到的土地覆盖变化有关。通过分析高分辨率卫星图像，我们能够详细记录正在发生的土地覆被变化"。格陵兰岛西部 Kangerlussuaq 附近的罗素冰川和前冰川地区。资料来源：乔纳森-卡里维克冰雪消失，取而代之的是裸岩和灌木冰的流失主要集中在现今冰川的边缘，但也集中在格陵兰岛的北部和西南部。在西部、西北中部和东南部的局部地区，冰的流失量也很大。三十年间，植被覆盖的土地面积增加了 33,774 平方英里（87,475 平方公里），比研究期间增加了一倍多。西南部、东部和东北部的植被明显增加。西南部 Kangerlussuaq 附近和东北部个别地区的茂密湿地植被增加最多。研究人员的分析表明，植被在北纬 63 度至 69 度之间的纬度梯度上有所增加，而在其以北则有所减少。乔纳森-卡里维克说："我们看到有迹象表明，冰的流失正在引发其他反应，这将导致冰的进一步流失和格陵兰岛的进一步'绿化，与此同时，融化的冰层释放出的水流带走了泥沙和淤泥，最终形成了湿地和沼泽地"。格陵兰岛西北部 Qaanaaq 的扇形冰川的前冰川区，显示辫状前冰川溪流。资料来源：马克-史密斯冰川流失引发进一步变暖冰的流失会影响陆地表面温度，这是因为反照率的原因。冰雪可以很好地反射照射到地球表面的太阳能量，这有助于保持地球的温度。随着冰雪的消退，基岩会暴露出来，从而吸收更多的太阳能，使地表温度升高。同样，冰融化后会增加湖泊中的水量。水比雪吸收更多的太阳能，这也会增加陆地表面的温度。分析表明，整个格陵兰岛的湿地面积几乎翻了两番，尤其是在东部和东北部。湿地是甲烷的排放源。研究人员在论文中写道"植被的扩大，尤其是湿地地区植被的扩大，表明但也加剧了永久冻土的融化、活动层的增厚，从而排放了以前储存在这些北极土壤中的温室气体"。研究人员还开发了一个模型，用于预测格陵兰岛上未来可能发生"明显和加速"变化的地区。报告的主要作者迈克尔-格兰姆斯博士补充说："植被的扩展与冰川和冰盖的退缩同步进行，这极大地改变了沉积物和营养物质流入沿岸水域的情况。"这些变化至关重要，尤其是对土著居民而言，他们传统的生计狩猎活动依赖于这些脆弱生态系统的稳定，此外，格陵兰冰量的减少是全球海平面上升的一个重要原因，这一趋势对现在和未来都构成了重大挑战。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

突破性研究揭示星形沙丘的年龄和快速形成过程 为了解地球的地质历史提供线索

突破性研究揭示星形沙丘的年龄和快速形成过程 为了解地球的地质历史提供线索 摩洛哥 Erg Chebbi 的 Lala Lallia 星沙丘。资料来源：C. 布里斯托教授星形沙丘是一种巨大的沙丘，其名称源于从中心山峰伸展开来的手臂。从高空俯瞰，这些沙丘就像星星一样，广泛分布于现代沙漠中，包括非洲、阿拉伯、中国和北美洲的沙海。研究显示，摩洛哥沙丘底部最古老的部分已有 1.3 万年的历史。然而，沙丘是在过去一千年中迅速形成的，这一发现令科学家们大吃一惊，因为他们一直认为大型沙丘的历史要久远得多。星形沙丘被认为是地球上最高的沙丘，中国巴丹吉林沙漠中的一座高达 300 米在太阳系的其他地方，火星和土星的卫星土卫六上也发现了星沙丘。尽管星形沙丘在今天很常见，但在地质记录中几乎从未发现过。它们的缺席让科学家们感到困惑，因为过去的沙漠是地球历史的常见组成部分，保存在地下深处的岩石中。来自Google地球 2023 Maxar Technologies 的 Lala Lallia 中国巴丹吉林沙漠卫星图像，沙丘峰顶用虚线标出，GPR 剖面用实线标出，编号圆圈表示取样位置。资料来源：《科学报告》，DOI: 10.1038/s41598-024-53485-3这项发表在《科学报告》杂志上的新研究将摩洛哥东南部一个名为"Lala Lallia"（在柏柏尔语中意为"最高圣点"）的星形沙丘的地基年代定为距今约 1.3 万年前。该沙丘位于撒哈拉沙漠靠近阿尔及利亚边境的厄格切比（Erg Chebbi）地区，该地区曾出现在《SAS 侠盗联盟》等电视剧和《木乃伊》、《撒哈拉沙漠》等大片中。地质意义和技术进步研究表明，这种沙丘之所以能达到目前的 100 米高和 700 米宽，是因为在过去的一千年里，它在缓慢向西移动的过程中迅速增长。阿伯里斯威斯大学地理与地球科学系的 Geoff Duller 教授说："这项研究实际上就是失踪沙丘的案例我们在地质记录中看不到它们的原因一直是个谜。只是因为有了新技术，我们现在才能开始揭开它们的秘密。这些发现可能会让很多人大吃一惊，因为我们可以看到这个巨大的沙丘形成得如此之快，而且它正以每年约 50 厘米的速度在沙漠中移动。这些梦幻般的星形沙丘是世界自然奇观之一。"伯克贝克大学和伦敦大学学院的查理-布里斯托教授补充道："利用地面穿透雷达来观察这个星形沙丘的内部，使我们能够展示这些巨大的沙丘是如何形成的，并建立一个新的模型，以便地质学家更好地了解在岩石记录中应该寻找什么来识别这些神奇的沙漠地貌。"科学家们的突破性研究表明，星沙丘的形成时间与地球历史上的"少干纪"（Younger Dryas）一个突然变冷的时期相近。研究还发现，沙丘停止生长的时间长达 8000 年。在该遗址发现的陶器也表明，在大旱来临之前，较湿润的环境（也许是扩大的季风）稳定了沙丘。这项研究利用阿伯里斯特威斯大学开发的发光测年技术，发现了沙子中的矿物最后一次暴露在阳光下的时间，从而确定了它们的年龄。阿伯里斯威斯大学的杜勒教授补充道："阿伯里斯特威斯开发的发光测年技术正在揭开世界上最具挑战性气候的一些秘密，这真是一种殊荣。它们让我们对地质学有了深入的了解，这可能会产生更广泛的影响，包括用于水资源和碳储存的地质沉积物。"杜勒教授的最新发现使用了与他发现世界上最古老木结构时相同的发光测年技术这项研究发表在去年的《自然》杂志上。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

Suomi NPP卫星带你观察南澳海岸色彩斑斓的藻华

Suomi NPP卫星带你观察南澳海岸色彩斑斓的藻华 2024 年 1 月 10 日，卫星拍摄的南澳大利亚邦尼海岸表层水域的蓝绿丝状藻华这幅由 Suomi NPP 卫星上的 VIIRS（可见光红外成像辐射计套件）传感器拍摄的图像显示了 2024 年 1 月 10 日的浮游植物竞相绽放。美国国家航空航天局的 Terra 和 Aqua 卫星收集的图像显示，2023 年 12 月下旬，从太空中首次可以看到藻华。弗林德斯大学海洋学家约亨-卡姆普夫（Jochen Kaempf）说："我们从图中看到的绿色丝状物可以肯定是沿大陆架断裂延伸的浮游植物藻华，其存在深度约为 150 米。更蓝的信号可能是位于很浅水域的沉积物，也可能是不同的浮游植物物种"。要确认浮游植物的种类需要从海面采集水样。不过，卡姆普夫最近的一项研究表明，硅藻通常主导着这一区域的大型水华。温度异常和上升流事件在卫星观测中，冷水上升流的迹象也很明显。美国国家航空航天局多尺度超高分辨率海面温度项目（MUR SST）的海面温度数据显示，1 月 10 日邦尼海岸大部分地区的水温比该日的长期平均温度（2003-2014 年）低约 3 摄氏度（5.4 华氏度）。凉爽的海水是大南澳大利亚海岸上升流系统（Great South Australian Coastal Upwelling System）造成的，这是一种季节性现象，从南澳大利亚的塞杜纳（Ceduna）一直延伸到维多利亚的波特兰（Portland）距离约 800 公里（500 英里）。该地区的上升流发生在夏季（12 月至次年 5 月），此时来自东南方向的季节性风会平行吹向海岸线。这些风通过一种叫做埃克曼输送的过程，将沿海表层海水推向近海，并从大约 300 米深处吸上来冷水。上升流对海洋生物的重要性海洋深处的水通常含有丰富的营养物质，因为死亡海洋生物的残骸会不断沉入海底并分解。释放出的营养物质，尤其是氮和磷，对浮游植物的生长至关重要。当富含营养物质的海水到达光照充足的海洋上层（光区）时，就会促进浮游植物的生长，导致像这样的浮游植物大量繁殖，并使叶绿素-a（参与光合作用的一种绿色色素）的表面浓度增加十倍。浮游植物的大量繁殖滋养了各种海洋生物。海洋生物学家估计，邦尼海岸的上升流每年会吸引大约 80 头蓝鲸来享用硅藻。由于浮游植物丰富，许多种类的滤食性动物和螃蟹，以及沙丁鱼、凤尾鱼、金枪鱼和其他种类的鱼类都在这里繁衍生息。据美国国家海洋和大气管理局（NOAA）估计，上升流区仅占海洋面积的 1%，但却支持繁育了约 50% 的鱼类。这里丰富的海洋生物甚至吸引了大量的大白鲨，以至于原版电影《大白鲨》的部分场景就是在附近的礁石处拍摄的。编译自/ScitechDaily ... PC版： 手机版：

全球变暖的新威胁：北极永久冻土的“碳炸弹”

全球变暖的新威胁：北极永久冻土的“碳炸弹” 但是，永久冻土也是一个日益脆弱的大量碳库。根据研究人员的计算，随着气候变化对北极永久冻土层的削弱，全球每升温 1.8华氏度（1摄氏度），随着极地水道的扩张和融化土壤的搅动，释放的碳相当于 3500 万辆汽车一年排放的碳量。景观动态与研究动机第一作者 Joanmarie Del Vecchio 作为达特茅斯大学的 Neukom 博士后研究员领导了这项研究，她的顾问和研究共同作者是地球科学助理教授 Marisa Palucis 和工程学教授 Colin Meyer。Del Vecchio 说："我们从根本上理解了物理学，但当事物开始冻结和解冻时，很难预测哪一方会获胜。如果山坡赢了，它们就会掩埋土壤中的碳。但如果气候变暖，河道突然开始获胜，我们就会看到大量的碳被释放到大气中。这很可能会形成变暖的反馈回路，导致释放更多的温室气体。"达特茅斯大学的研究人员试图了解为什么北极流域的河流面积往往小于气候温暖地区的流域。第一作者 Joanmarie Del Vecchio（如图）在阿拉斯加进行实地考察时，从河边的工作地点徒步上山，看到陡峭的山坡上没有河流或溪流，于是萌生了这项研究的想法。图片来源：Mulu Fratkin研究人员试图了解为什么北极流域（河流及其相连水道的总排水面积）的河流面积往往小于气候温暖地区的流域，因为气候温暖地区的流域可能拥有遍布地表的大量支流。Del Vecchio 现在是达特茅斯大学的访问学者和威廉与玛丽学院的助理教授，她于 2019 年在阿拉斯加进行实地考察时萌生了这项研究的想法。她从河边的工作地点徒步上山，看到的是没有河流或溪流阻隔的陡峭山坡。Del Vecchio 说："似乎是山坡赢了，水道输了。我们想测试是否是温度塑造了这一地貌。我们很幸运，在过去几年中获得了大量的地表和数字高程数据。几年前我们不可能完成这项研究。"研究结果与分析研究人员利用卫星和气候数据研究了北半球从北回归线上方到北极的 69000 多个流域的深度、地形和土壤条件。他们测量了每条河流的河道网络在其流域内所占的土地比例，以及河谷的陡峭程度。在分析的流域中，有 47% 是由永久冻土形成的。与温带流域相比，这些流域的河谷更深、更陡，河道所占的周围地形面积减少了约 20%。研究人员报告说，尽管冰川历史、背景地形陡峭程度、年降水量和其他因素存在差异，但这些相似之处都会影响水和土地的推拉作用。北极流域的形成有一个共同点永久冻土。Del Vecchio 说："无论如何，河道更大、更丰富的地区都更温暖，平均气温更高，永久冻土更少。在有永久冻土的地区需要更多的水来开凿山谷。"研究显示，永久冻土限制了北极河流的足迹，也使其能够在冰冻的土地中储存大量的碳。为了估算这些流域因气候变化而释放出的碳量，研究人员将永久冻土中储存的碳量与地面解冻和北极河流蔓延时冲刷造成的土壤侵蚀量结合起来。气候变化影响与未来关切研究表明，北极地区的温度已经比工业化前水平升高了3.6华氏度（2摄氏度）以上，也就是大约自1850年以来。她说，据科学家估计，如果目前的温室气体排放得到控制，到2100年，北极永久冻土的逐渐解冻可能会释放出220亿至4320亿吨二氧化碳，如果不这样做，则会释放出高达5500亿吨二氧化碳。据国际能源机构估计，2022 年的能源消耗向大气中排放的二氧化碳超过 360 亿吨，创历史新高。Palucis说，北极适应寒冷的时间太长了，以至于科学家们几乎不知道，如果永久冻土加速融化，会释放出多少碳，或者碳释放的速度有多快，他的研究小组将北极作为火星的替身，研究红色星球的表面过程。他的研究小组将北极作为火星的替身，研究红色星球的地表过程。虽然北极在过去经历过变暖，但可怕的是现在变暖的速度如此之快。地貌必须迅速做出反应，这可能会造成创伤。在一次北极研究旅行中，她看到一块小楼大小的基岩从悬崖上断裂。造成断裂的罪魁祸首是渗入岩石并使其变得脆弱的小股水流。这是一种适应寒冷条件的地貌，因此当你改变它时，即使是少量的水流通过岩石，也足以引起实质性的变化。她说："我们对北极地貌的了解或多或少与 100 年前对温带地貌的了解相同。这项研究迈出了重要的第一步，表明我们对温带流域的模型和理论无法应用于极地地区。在了解这些地貌方面，这是一扇全新的大门。"从北极地区采集的沉积物岩芯显示，大约1万年前有大量的土壤径流和碳沉积，这表明当时的北极地区要比现在温暖得多。如今，宾夕法尼亚州和美国大西洋中部等地区位于冰河时期冰川最远的南面，预示着现代北极地区的未来。Del Vecchio 说："我们有一些过去的证据表明，当气候变暖时，大量沉积物被释放到海洋中。现在，我们的论文提供了一个快照，显示随着气候变暖，北极会有更多的水道。但这一切都不等于说，'这就是当你把一个寒冷的地貌迅速升温时会发生的事情'，我不认为我们知道它会如何变化"。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

威尔金斯冰架岌岌可危 科学家们正努力了解它

威尔金斯冰架岌岌可危 科学家们正努力了解它 2024 年 1 月 24 日美国宇航局 Terra 卫星上的中分辨率成像分光仪拍摄的威尔金斯冰架卫星图像。美国宇航局 Terra 卫星上的中分辨率成像分光仪于 2024 年 3 月 15 日拍摄的威尔金斯冰架卫星图像。相比之下，根据美国地质调查局的地图，大陆架南部的冰锋历来比较稳定。但科学家们注意到，最近这里也出现了结构薄弱的迹象，这可能预示着大陆架的稳定性正在发生变化。因此，科学家们一直在密切关注威尔金斯，跟踪它的变化情况。冰架的损失不会直接导致海平面上升，但它们是气候变化的重要指标，而且会减缓内陆冰川向海移动的速度。最近的观察和变化在这组分别于 2024 年 1 月 24 日（左图）和 2024 年 3 月 15 日（右图）由美国宇航局Terra 卫星上的 MODIS（中分辨率成像分光仪）仪器获取的图像中，可以看到一些最新的变化。该地区云量极多，像这样几乎无云的景象非常罕见。请注意威尔金斯冰架上的小洞，它露出了下面的海洋。这种奇特现象已经持续了几十年，被认为是一种罕见现象。在这两张图片中，还可以看到海冰和小冰山混杂在一起，挤在北部冰锋上。(请注意，3 月 15 日图片中最大的部分是海冰，而不是冰山）。相比之下，南部冰锋附近的海湾拉塔迪岛和亚历山大岛的埃罗伊卡半岛之间在澳大利亚融化季节相对没有海冰。这是该地区的典型现象，科学家们目前还不清楚威尔金斯冰架两侧海冰丰度差异的原因。3 月 15 日，另一种形式的冰冰山从南部冰锋漂走。请注意这部分大陆架上缺失的三角形冰楔，这就是在埃罗伊卡半岛附近入海口漂流的 7.4 公里长的冰山的由来。下图是当天该地区的详细情况。该图由大地遥感卫星 9 上的 OLI-2（陆地成像仪-2）获取。2024 年 3 月 15 日拍摄的威尔金斯冰架细节图。详细视图显示了最近的裂缝，这些裂缝在新的楔形开口附近的大陆架上弯曲。据美国宇航局戈达德太空飞行中心的马里兰大学巴尔的摩郡分校冰川学家克里斯托弗-舒曼（Christopher Shuman）称，2022 年，在大陆架与之前帮助其稳定的无名冰隆失去联系的同时，这些裂缝中的几条也形成了。舒曼说："这些弯曲的裂痕表明，大陆架冰层的结构完整性受到了重大影响。"了解威尔金斯冰架的稳定性据科罗拉多大学博尔德分校的研究科学家朱莉-米勒（Julie Miller）称，从 2016 年开始，南部冰锋的退缩速度加快。从那时起，冰面损失已达约 150 平方公里（60 平方英里）。米勒将冰川退缩归因于近期创纪录的高地表气温和南极半岛一系列极端融化事件。所有这些融化使得冰架变得泥泞不堪。虽然在自然彩色图像中看不到水，但机载雷达和地面穿透勘测以及从粒雪中提取的岩芯都证实，冰架的大部分区域都有一层数米厚的液态水，被称为"粒雪含水层"。这个含水层横跨整个威尔金斯冰架，包括最近产生新冰山的南部冰锋。米勒说："众所周知，流动液态水的排泄会引发冰架的水力断裂和快速后退断裂。但是，目前南部冰锋的后退与枞含水层之间的关系还不十分清楚。"尽管如此，冰架的裂缝系统、后退以及与稳定地貌失去接触表明，南部冰锋可能正在改变模式，从稳定变为不稳定。舒曼说："从很多方面来看，冰架还在这里真是令人惊讶。冰隆和淹没的障碍物提供的阻力可能不再足以让这个'巨大的泥泞'在未来许多年里保持完好无损。"冰架究竟能承受这些不稳定迹象多久，还有待观察。与此同时，米勒说："我们目前正在利用从美国国家航空航天局多个任务（包括 MODIS、Landsat、ICESat-2 和 SMAP）收集的可见光和微波卫星图像，密切监测威尔金斯冰架的稳定性。"Michala Garrison 利用美国地质调查局提供的 Landsat 数据以及 NASA EOSDIS LANCE 和 GIBS/Worldview 提供的 MODIS 数据拍摄的 NASA 地球观测站图片。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：