ETH研究人员使用雷达扫描少女峰上的冰雪。有时，攀登冰峰是科学家全面了解卫星数据的唯一途径。
雾气遮蔽了太阳，狂风卷起雪花，万物融为一片白茫茫的景象。太阳虽然被遮住了，但刺眼的光芒仍迫使人们眯起眼睛。如果不戴太阳镜，几乎看不到东西。
为了利用风力突然减弱的机会，苏黎世联邦理工学院的研究人员MarcelŠtefko和EstherMasiSanz赶紧帮助他们的教授IrenaHajnsek设置了两个雷达天线。他们选择的地点是少女峰高海拔研究站住所的三层楼，一个在上层露台，一个在下层露台。研究人员花了一整个上午的时间等待天气转晴——现在没有时间可以浪费了。
下方白色光芒中的某处是阿莱奇冰川，但看不到它的踪迹。“幸运的是，这对雷达来说不是问题!它可以透过任何雾气或云层看到冰川，”Štefko说。他一边说，一边将雷达天线连接到一台安全地存放在黄色塑料盒中的电脑上，以防冰雪侵袭。“不过，强风是个坏消息，”他补充道。“它们会使天线摇晃，从而降低我们测量的准确性。”
测量冰损失
多年来，ETH的研究人员一直前往少女峰高海拔研究站，使用各种雷达技术和系统研究阿莱奇冰川的上部。这些访问还有助于开发新方法并为卫星雷达系统收集参考数据。
研究人员将这些数据用于各种目的，包括创建地形图(称为数字高程模型)。根据这些地球表面的表示，研究人员可以确定阿莱奇冰川的厚度并计算其随时间收缩的情况。
“雷达数据清楚地显示，近年来冰川厚度大幅下降，平均每年下降2.5米，”专门研究遥感的哈因塞克说。
即使冰层只移动了几毫米，ETH雷达系统也足够灵敏，能够探测到它。“我们的测量显示，冰川以每小时8到12毫米的速度移动，相当于每天20到30厘米，”目前正在进行第三次少女峰测量活动的博士生MasiSanz说道。但这个数字在不同地点之间差异很大：在冰川顶部，冰层移动速度仍然相对较慢，但在雷达未覆盖的其他部分，阿莱奇冰川正以平均每天80厘米的速度向山谷滑移。
冰川融化只是研究人员在此研究的课题之一。他们还开发了新的雷达方法，以直接测量积雪厚度。这传统上是一项手动任务：计算积雪深度的最可靠方法是爬上冰川，将长探测器插入雪中。但由于冰流上游有如此多的裂缝，这可能很危险。
改进遥感
回到临时控制室，海恩塞克和马斯·桑斯从什特夫科的肩膀上望过去，他打开了笔记本电脑。他急切地想知道收到的数据是否可用。他按摩着冻僵的手指，输入了几条命令，打开了一张看起来像是医学超声波图像的东西。
屏幕上显示出黑白斑块以及带有孤立彩色像素的模糊区域。“那是冰川上的裂缝，”Štefko指着一条沟壑说道。“黑色区域是雷达阴影，白色区域是光束强烈反射的地方，这就是它如此明亮的原因。”灰色区域表示雪反射雷达光束的位置，符合其特定特征。
对少女峰周围的冰冻圈进行详细研究并不是这个雷达项目的唯一目标。科学家们还希望他们在地面上收集的数据能够支持和改进卫星雷达遥感。
正是Hajnsek建立了与卫星遥感的联系。她目前正在帮助设计和规划一些欧洲雷达任务，在加入苏黎世联邦理工学院之前，她负责德国航空航天中心(DLR)运营的TanDEM-X任务的科学协调。该任务旨在利用雷达测量生成地球所有陆地表面的高分辨率地形图。DLR于2007年发射了第一颗任务卫星，三年后发射了第二颗。
这两颗卫星均配备雷达系统，以螺旋状飞行，绕地球运行。专家们将此称为双基地雷达配置，它提供的数据使DLR研究人员能够创建高分辨率的三维数字高程模型。
尽管TanDEM-X早已实现其目标，但该任务仍在进行中。这两颗卫星继续绕地球运行，探测土地利用的变化，例如森林砍伐。每11天，TanDEM-X还会经过少女峰地区，该地区位列德国航空航天中心的“超级测试地点”名单。其目的是在几年内定期进行测量，从而记录这些快速变化地区的发展情况。
过去几年里，Hajnsek和她的同事开发了一种名为KAPRI的地面雷达系统，它模拟了TanDEM-X的双基地雷达配置，并提供了新的数据，帮助科学家为未来的双基地任务做好准备。
“地面雷达是一种快速收集特定区域大量数据的方法，几乎可以在任何地方安装，只要位置较高即可，”她解释道。她承认，雷达系统的一个缺点是只能覆盖一小片区域，而卫星雷达则覆盖整个地球。“但因为我们确切地知道我们用雷达系统寻找什么，所以我们更容易解释我们收集的数据，并将其准确地分配到地球表面的特定部分。这反过来又有助于我们更好地解释从太空获得的数据，”她说。
完美的测试场地
三名研究人员花了一个多小时在每个平台上安装两个雷达系统。Hajnsek站在较低平台上的雷达系统旁边，戴着冰川护目镜，穿着厚手套和羊皮衬里的冬靴，以防风雨。她伸展双臂，画出一个60度的圆：“这是雷达将捕捉到的地形部分，”她说。
从这里望去，可以看到阿莱奇冰川的大部分上部，并远远超出了康科迪亚广场，也就是冰川的四根手指交汇的地方。如果没有高海拔研究站一流的基础设施，在这里进行研究是不可能的。它为科学家提供了所需的一切，包括少女峰铁路的可靠电力供应、无线网络、带全套厨房的舒适住宿以及一览无余的冰川景观。研究人员还可以通过隧道直接进入冰川，收集雪和冰样本，并设置角反射器，用于校准雷达系统。
“少女峰是我们项目的完美测试环境——我们很幸运能拥有这些基础设施，”Hajnsek说道，她对她和同事在这里得到的所有支持心怀感激。
移动式地面雷达
太阳终于冲破云层，驱散了大部分云层;然而，温度计的温度仍顽固地保持在零下12摄氏度，寒风也丝毫未减。Štefko拆下了一个波束天线，现在正小心翼翼地把它带回控制室旁边的储藏室。“规则是，我们在日落前40分钟拆除雷达天线，”他说。卸下精密的固定螺钉需要他脱下手套，这样才能避免手指受凉。
Štefko和MasiSanz将在这里再待十天，进行进一步的测量，然后春季观测活动将于三月中旬结束。下一次观测活动计划于夏季开始。Štefko开发了一种新系统，他希望进一步研究，该系统涉及两台雷达中的一台沿着轨道从右向左缓慢移动。这模拟了两颗TanDEM-X卫星的相对运动。当它们沿着轨道移动时，它们之间的距离变化对接收到的雷达信号有很大影响。研究人员希望他们的轨道雷达能够揭示这种影响有多大。
在三月份的测量活动中，他们多次组装和测试了该系统。但大雪和严寒带来了一些意想不到的挑战。“我们使用的设备不是为如此恶劣的条件设计的。我们不得不进行一些技术改造，才能让它在这里正常工作，”Štefko说。“我们正在稳步改进技术，我们的下一个任务是处理和分析数据，找出我们下一次测量的方向。”ETH的研究人员决心揭开雷达迄今未能发现的冰冻圈的秘密——他们将继续攀登这些冰山，直到他们找到答案。
