地球上的所有事物-土地，水，空气，人-都通过构成我们所谓的地球系统的各种化学，物理和生物过程相互连接。

巨大的系统的关键组成部分之一是冰冻圈或地球上所有的冷冻水。这个重要的“领域”包括阿拉斯加的冻土，喜马拉雅山顶的积雪以及极地的所有冰层。

在高纬度，格陵兰和南极冰盖覆盖大部分土地，海冰覆盖极地水域的大部分地区，冰冻圈的作用无处可比。除了极地地区冬季雪所覆盖的广阔区域之外，那片明亮的白色冰块浩大，通过将太阳的某些辐射反射回太空，有助于控制全球气候。

由于冰冻圈的重要性，NASA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续任务GRACE后续行动，科学家们研究了冰盖质量平衡的变化。这些任务测量了响应于表面质量和水变化的地球引力的变化。

利用来自ICESat和ICESat-2激光高度计的数据，科学家精确地测量了2003年至2019年间南极洲和格陵兰岛冰盖损失了多少冰。这里看到的南极半岛是非洲变化最快的地区之一。图片提供：NASA的戈达德太空飞行中心/ K。拉姆赛尔

十多年来，IceBridge行动冲上了天空，对北极，南极洲和阿拉斯加进行了勘测。完成1000多次飞行后，科学家和工程师收集了有关海冰，冰川和冰盖的高度，深度，厚度和流量的数据。

IceBridge于2021年正式结束，但其遗产将延续自2009年以来收集的数百TB的陆地和海冰数据。该任务收集了一系列数据，以弥合NASA用于研究冰冻圈的两个星载激光高度计之间的数据差距。 ，冰，云和陆地高程卫星，或ICESat和ICESat-2。

去年，使用ICESat-2的科学家报告了格陵兰和南极洲冰盖的大量损失。该航天器配备了有史以来在太空中飞行的最先进的激光高度计，使科学家能够创建高程图，以前所未有的细节测量冰的损失。

研究人员得出结论，在2003年至2019年期间，格陵兰冰原每年平均损失200千兆吨的冰。南极洲的冰盖每年平均损失118千兆吨的冰。在这16年中，冰的综合损失使海平面上升了0.55英寸(14毫米)。

通过研究在ICESat和ICESat-2任务之间观察到的变化，科学家还报告了格陵兰岛沿海冰川的大量减少，这是国家航空航天局(NASA)科学家研究的冰冻圈的另一个重要方面。

作为NASA的“海洋融化格陵兰”任务的一部分，该任务使用飞机和轮船调查冰川，科学家希望更好地了解海洋变暖如何影响沿海冰川。格陵兰冰川融化是海平面上升的重要原因，海平面上升已经引起全球沿海社区的关注。

2020年，考察团的科学家完成了对格陵兰岛峡湾和冰川的广泛调查，从而更多地了解了变暖的海洋加速冰川退缩的方式。他们的研究表明，峡湾中的海水变暖侵蚀了冰川的底部，导致其上方的冰层破裂。科学家得出结论，由于这种消蚀过程，更大的冰川融化得更快。

科学家预计，气候变化会加剧海洋升温和格陵兰冰川的消融。但是海洋与其他类型的极地冰之间的相互作用不仅仅局限于冰川。

例如，去年国家航空航天局的科学家发现，迅速的海冰融化导致北极地区的波弗特涡流更加湍急。像世界上其他洋流一样，波弗涡旋在调节全球不同温度和盐度的大量水交换中也起着重要作用。通过称为热盐环流的这一过程，洋流与地球系统的许多其他组件相互作用，以控制全球范围内的温度。

NASA的研究包括12年的卫星数据，显示自1990年代以来，该旋流已获得了大量的冷淡水。由于其中一些淡水被另一种称为大西洋子午翻转环流的水流系统缓慢吸收，因此，不断变化的水流的深远影响也可能影响西欧和北美的气候。

尽管极地拥有地球上大部分的冰，但低纬度地区的积雪和高山冰川仍是全球生态系统的重要组成部分。在山脉如内华达山脉在加利福尼亚州，积雪是释放水逐渐在温暖的月份作为饮用水和灌溉用水的主要来源。这种水也提供了重要的水力发电来源。

很难用太空中的卫星来研究高山积雪，因为积雪常常藏在森林冠层和其他类型的复杂地形下。为了补充西部各州对卫星雪的卫星观测，自2017年以来，NASA的SnowEx活动一直在调查积雪。这项活动旨在表征科学家需要准确估算积雪融化和积雪量的积雪深度，积雪密度和其他详细的积雪特征。流入山streams，河流和水库。

为了将这些局部测量值扩展到全球观测值，科学家需要执行一些复杂的计算，以将空降和地面降雪观测值与卫星数据结合起来。国家航空航天局(NASA)资助旨在帮助确定结合各种卫星的观测结果并根据地面条件研究降雪的最佳方法的努力。

气候变化还会影响冬季融雪带来的淡水量。气候变化导致降雪减少的地方，在温暖的月份可能会发生干旱。此外，高山冰川和积雪的变化也可能导致自然灾害。由于变暖以雨水而不是雪的形式引起更多的降水，水会淹没河流并引发洪水。

为了研究洪水，山崩和其他类型自然灾害的脆弱性，NASA的高山亚洲团队正在完成对该地区有史以来最全面的冰雪调查，该地区的喜马拉雅山脉，喀喇昆仑山脉和兴都库什山脉为数以百万计的人提供淡水的人。在那里，冰川融化和降水模式的变化变得更加普遍。随着这些冰川顶部形成融水湖，周围的冰川可能变得不稳定，并最终导致湖泊破裂，洪水泛滥和泥石流向下游流动。

通过将有关冰冻圈的专业知识与野外活动以及广泛的运行和即将发射的卫星相结合，NASA及其合作伙伴可以帮助全球社区预测气候变化的影响，并潜在地减轻与地球冰冻圈密切相关的自然灾害和灾难。