研究人员利用无人机拍摄的热图像研究冰川融化

爱丁堡大学研究员Rosie Bisset正利用从搭载红外热像仪的无人机获取的数据绘制南美几座海拔最高的冰川的表面。数年来，研究人员一直在利用无人机监测安第斯山脉冰川，但是Bisset是在考察中进行红外测量的第一人。

isset是CASCADA的研究项目的成员之一，该项目汇聚了英国和秘鲁的研究人员，目的是解决由高山冰川融化引起的关键问题。在过去数十年间，秘鲁安第斯山脉的冰川缩小了30%，对秘鲁安卡什地区居民的供水构成严重威胁。Bisset正利用红外成像数据了解冰川表面覆盖物如何影响融化率。

Bisset解释道，我们尤其希望用热像仪观察的事物之一是这层覆盖在冰川表面的物质，称之为表碛。表碛以两种方式影响冰川的融化率，根据厚度：如果冰川表面覆盖着一薄层物质，它通过使冰川表面变暗并吸收更多阳光加快冰川融化率。但是较厚的表碛具有相反作用，它充当隔热层，阻止热到达冰表面。

通过测量表面温度，您可以模拟表碛的厚度以及它可能会如何影响融化率。Bisset使用了一架搭载FLIR Vue Pro R 640的无人机测量冰川的表面温度，并且正在创建一系列拼接在一起的热图像，以更好地了解冰川的表面特性。

利用FLIR Vue Pro R收集的热图像。

“它是目前发展极为迅速的技术，能引导我们发现许多有趣事物，这是仅靠观察可见光图像无法实现的。”Bisset在谈论红外成像技术时如是说。

Bisset之前曾使用卫星热数据，但是意识到无人机热图像能提供更高的分辨率和更优质的数据。由于之前从未使用过无人机，为了能够完成考察，她参加了无人机操作速成课。她与总部设在爱丁堡，专门从事定制无人机解决方案的公司Skytech Aerial合作，解决在高海拔（空气稀薄，需要螺旋桨更快地旋转）飞行搭载热像仪（增加重量）的无人机带来的挑战。

‘Frank’——用于收集关于冰川的数据的无人机。

冰川勘察之旅持续3周多，在此期间，Bisset和她的现场助理常常在高海拔每天徒步700至800米， 晚上在零度以下条件下露营。他们在徒步攀登Llaca Glacier和Shallap Glacier两座冰山时，各自在背包里携带了一架无人机及其它测量装备。

Llaca Glacier上的测区。

Bisset说道：“这是一次需要大量装备的旅行。”并且在收集数据时，他们面临数项挑战。尽管无人机减少了研究人员必须步行覆盖的区域数目，他们仍然不得不出去到冰川上设置好地面控制点，他们需要在这些地面控制点上进行额外温度测量，以验证和校准他们通过无人机收集的热数据。冰川表面通常十分危险，凹凸不平，冰砾滚来滚去，时有落石，还有融水汇成的大池塘。

地面热控制点。

回到爱丁堡后，Bisset忙于汇总她的所有数据。“我们目前正忙于创建一个红外拼接图，并用其模拟表碛厚度以及可能会影响冰川融化率的冰川的其它方面。我们还创建了一个3D冰川模型，可与之前由我们的合作者收集的3D冰川模型进行比较。”

合作者Oliver Wigmore是新西兰惠灵顿维多利亚大学的一名研究员。自2014年以来，他曾多次访问Llaca Glacier，使用无人机收集冰川表面的3D模型。 Bisset将她的3D模型与他的数据进行比较，以了解冰川表面如何变化，并应用新的热图像更深入地了解表碛和融化率。

冰川表面的3D模型。

为CASCADA项目所做的研究将用于当地决策制定。秘鲁冰川消融主要有两大影响：首先，由于冰川正在消退，未来该地区居民可以利用的水资源将会减少。有超过250,000位居民生活在秘鲁安卡什地区的冰川下游，长期来讲，消融的冰川会对可利用的融化水的供应及时性和数量产生重大影响。

另一大影响是随着冰川消融，冰川下的天然酸性岩石暴露出来。然后，来自这些岩石的径流会污染水文系统，使得融化水饮用起来不安全。

为了解决这些难题，当地社区组织正开展多个项目，包括湿地建设。建设湿地的目的是像原来的冰川那样储存水并更缓慢地释放水。湿地也可种植能过滤水中重金属和其它毒素并让水可安全饮用的植物。

该研究主要由英国自然环境研究委员会（NERC）E³ 博士培训合作伙伴资助，并获得了苏格兰地球科学、环境和社会联盟（SAGES）的额外支持。该研究还获得了NERC与秘鲁科学、技术和技术创新委员会（CONCYTEC） 之间的合作研究计划的资助。

Bisset正忙于攻读博士学位，不知何时能回到安第斯山脉。但是，未来的研究人员必定会回来监测冰川消融并帮助该地区开发解决方案。