- ЕКА и наблюдение криосферы
- Толщина ледяного шельфа в Антарктиде
- Мониторинг морского льда
- Баланс массы Антарктики
- 4-я мастерская Криосат
С 9 по 13 мая в Праге проходил четвертый Симпозиум по живой планете Европейского космического агентства (ЕКА). Это крупнейшее в своей истории мероприятие, в котором приняли участие более 3300 человек, собрало сообщество наблюдателей Земли по различным дисциплинам, чтобы обсудить важные научные результаты и будущие разработки миссий наблюдения Земли. Наблюдение Земли за криосферой за последние несколько десятилетий произвело революцию в нашем понимании этих регионов, позволив нам отслеживать и оценивать динамику ледникового щита в беспрецедентных пространственных и временных масштабах.
ЕКА и наблюдение криосферы
Роль наблюдения Земли в криосферных науках будет расти еще больше благодаря Европейской комиссии и ЕКА Программа Коперника ; серия спутников под названием Sentinels, которые оснащены различными сенсорными приборами, что позволяет исследователям отслеживать различные аспекты системы Земли. Программа будет состоять из 6 отдельных дозорных миссий и позволит нам непрерывно измерять динамику ледяного покрова и ледника с высоким временным разрешением. В дополнение Earth Explorer миссия КриоСат-2 с 2010 года начала трансформировать наши знания о полярных регионах.
В результате конференция получила широкий спектр интересных научных результатов, связанных с криосферой, от этих миссий; от продуктов данных, которые будут использоваться сообществом, до использования данных миссий для углубления наших знаний о ключевых процессах и нерешенных научных вопросах.
Не беспокойтесь, если вы не смогли провести симпозиум, так как в этом посте будет освещен ряд интересных результатов и их влияние на исследования криосферы!
CryoSat-2, спутник ESA Earth Explorer, который имеет на борту радарный высотомер для измерения высоты льда (Фото: ЕКА - П. Кэрри )
КриоСат-2 является радиолокационной альтиметрической миссией ESA Earth Explorer, предназначенной для мониторинга изменений высоты над уровнем моря, толщины морского льда и его протяженности; который он регулярно контролирует с ноября 2010 года. Сочетание его уникальных полярных орбитальных характеристик и нового интерферометрического режима работы с двумя антеннами позволило ему преодолеть многие из проблем, связанных с предыдущими альтиметрическими полетами над ледяными щитами.
Основные результаты CryoSat-2 включали применение обработка полосы методы для интерферометрических данных, чтобы значительно увеличить количество измерений высоты поверхности, доступных для исследователей (Грей и др., 2013) , Традиционно радиолокационная аппаратура регистрирует одно измерение высоты в точке ближайшего приближения (POCA) к спутнику. Тем не менее, этот метод анализирует весь радиолокационный сигнал, чтобы произвести измерения по всей длине спутника. Используя эту увеличенную плотность данных, она позволяет исследователям исследовать изменения ледяного покрова с гораздо более точным пространственным и временным разрешением, что позволяет расширить круг научных вопросов, которые может решать спутник. Примеры этого включают истончение ледника в результате всплесков событий, которые ранее происходили в масштабах времени, которые спутник не может захватить. Это также позволит нам получить более полную картину баланса массы, используя метод альтиметрии.
Толщина ледяного шельфа в Антарктиде
Кроме того, современный набор данных о толщине континентального шельфового ледника (Чутер и Бамбер, 2015) производная от CryoSat-2 была представлена; что обеспечивает значительные улучшения точности по сравнению с предыдущим набором данных, полученных из ERS-1 (Григгс и Бамбер, 2011) особенно в зоне заземления, ключевой регион для мониторинга стабильности ледникового щита. Результаты этой работы позволят сообществу повысить точность оценок баланса массы с помощью метода ввода-вывода, моделирования океана подледного шельфа и параметризации в моделях ледяного покрова.
Толщина шельфа Антарктического льда. Получена из радиолокационной альтиметрии CryoSat-2 (Фото: подмножество рис. S1 из Чутер и Бамбер, 2015 ).
Мониторинг морского льда
Мониторинг морского льда также является ключевой задачей миссии, так как спутник уже выполняет эти задачи посредством исследований непрерывного мониторинга арктического морского льда над последние пять лет , В работе, представленной на симпозиуме Рэйчел Тиллинг (CPOM / Университетский колледж Лондона), используются данные ЕКА, полученные в режиме, близком к реальному времени, для предоставления информации о толщине и протяженности морского льда в через два дня после получения данных предоставляя выгоды для судоходной отрасли в дополнение к помощи в прогнозировании арктического климата (см. также Тиллинг и др., 2015 ).
Баланс массы Антарктики
Для ледяного покрова Антарктики оценки баланса массы, полученные с помощью методов альтиметрии, гравиметрии и массового бюджета, могут давать противоречивые результаты с погрешностями, которые не всегда перекрываются.
Некоторые из этих методов используют модели, чтобы изолировать и устранить эффекты процессов гляцио-изостатической корректировки и баланса поверхностной массы (SMB), создавая еще один источник неопределенности, который трудно определить количественно.
а) Оценки массового баланса для сектора залива Амундсена в Западной Антарктике по различным методикам, включая оценки по проекту RATES. [IOM = метод ввода-вывода] b) оценки потери массы из-за динамики льда (красный) и поверхностного баланса массы (SMB - синий) для морского сектора Амундсена по сравнению с смоделированными значениями из RACMO2.3 (красные точки) и сброс льда (D - синяя линия) (Кредит: рис. 9 из Martín-Español и соавт. 2016 )
Для решения обеих этих проблем СТАВКИ В проекте представлен подход статистического моделирования к проблеме (Martin-Español и др., 2016) , Они объединили данные наблюдений (включая спутниковую альтиметрию, GRACE, GPS и InSAR) и использовали предварительную информацию для разделения сигнала баланса массы на его основные компоненты. Например, мы знаем, что гляцио-изостатическая корректировка имеет большой пространственный масштаб длины, но изменения в динамике льда могут варьироваться от одного ледника к другому. Таким образом, мы можем «искать» эти компоненты в данных и приписывать их правильному процессу. За период 2003-2013 гг. Они оценили среднюю скорость баланса массы в -82 ± 23 Гт / год с устойчивой отрицательной средней тенденцией динамического дисбаланса, в котором Западная Антарктида является крупнейшим источником, главным образом вызванным высокой скоростью истончения ледников, впадающих в Амундсен морского залива. За последнее десятилетие на Антарктическом полуострове произошло резкое увеличение потери массы после дестабилизации Южного Антарктического полуострова. Полная потеря массы частично компенсируется значительным увеличением массы в Восточной Антарктиде из-за положительной тенденции аномалий SMB.
4-я мастерская Криосат
В дополнение к основным научным результатам и продуктам, конференция объединилась с 4-м семинаром для пользователей CryoSat, на котором собрались пользователи из всех дисциплин криосферы для обсуждения различных вопросов, таких как: кампании по калибровке и валидации продуктов, будущие выпуски продуктов данных и дальнейшее обслуживание потребностей. научного сообщества. Кроме того, в связи с тем, что спутник в настоящее время эксплуатируется сверх установленного срока его первоначального ввода в эксплуатацию, были проведены начальные дискуссии о том, будет ли возможность последующих действий и какую форму он может принять.
Страж 1А / Б это миссия Coparnicus Synthetic Aperture Radar (SAR), предоставляющая глобальные радиолокационные изображения в настоящее время с 12-дневным периодом повторения, свободная от ограничений, создаваемых многоспектральными изображениями, такими как облачный покров. Запуск Sentinel 1B 25 апреля этого года для объединения в созвездие 1A сократит этот повторный период до 6 дней. Это позволит осуществлять непрерывный долгосрочный мониторинг криосферы Земли с высоким временным разрешением.
Результаты Sentinel 1, представленные на конференции, продемонстрировали преобразующую силу этой миссии в криосферных науках. Во-первых, это позволит нам составить карты континентальных скоростей для обоих Гренландия и Антарктида на субгодовой резолюции , Это позволит осуществлять мониторинг сезонных изменений скорости в выходных ледниках, улучшать оценки баланса массы и улучшать параметризацию условий в моделях ледяного покрова. Кроме того, миссия теперь предоставляет исследователям почти в реальном времени поток данных о скорости льда для ключевых точек ледяного покрова Гренландии и Антарктики, позволяющий им отслеживать изменения и исследовать изменения в поведении в 12-дневном масштабе (сокращение до 6 дней с 1B) (Hogg et al, 2016).
Скорость ледового покрова на Антарктическом полуострове, полученная по данным Sentinel 1 за период с декабря 2014 года по март 2016 года. (Фото: ESA и ENVEO )
Линия заземления является ключевой областью ледяного покрова для мониторинга благодаря его способности указывать изменения в динамике внутреннего ледяного щита и его потенциальную нестабильность. Миссии SAR позволяют нам наносить на карту линию заземления с высокой точностью, анализируя различия в вертикальном приливном перемещении шельфовых ледников между изображениями посредством формирования интерферограмм. Ранее в различных миссиях SAR было временное освещение; однако с появлением миссии Sentinel 1 он, возможно, будет регулярно отслеживать положение потока на линии заземления в течение продолжительного периода времени, улучшая наше понимание ключевых процессов в ледниковом покрове и стабильности ледяного покрова на суше.
Конференция продемонстрировала нам совокупную мощность, предлагаемую новыми миссиями Sentinel и продолжением CryoSat-2, позволяя нам контролировать криосферу в масштабах, которые ранее были невозможны, что пролило больше света на динамику этих ключевых областей земной системы. Новые спутники позволили исследователям создавать новые и улучшенные наборы данных, открытые для использования научным сообществом, помогая ускорить и сделать возможными будущие открытия. Кроме того, когда эти наборы данных используются в комбинации, они могут помочь нам лучше ответить на некоторые из самых важных вопросов предмета; такие как баланс массы ледяных щитов и его изменения во времени. В результате эти миссии обещают наступление захватывающих времен в плане значительного продвижения нашего понимания криосферы.
С новыми часовыми миссиями и продолжением CryoSat-2 наступают захватывающие времена для удаленных сенсоров криосферы
Прага предложила множество достопримечательностей и возможностей для изучения во время простоя конференции. Среди достопримечательностей города - Карлов мост, построенный в 1390 году, и Староместская площадь, на которой расположены знаменитые астрономические часы. Все это происходит на фоне Пражского Града, крупнейшего древнего замка в мире и резиденции президента Чешской Республики. Город также имеет известную классическую музыку и оперную сцену и предлагает некоторые из лучших в мире пива, предоставляя прекрасную возможность пообщаться и установить контакты!
- Chuter, SJ и JL Bamber (2015), толщина шельфа антарктического льда по радиолокационной альтиметрии CryoSat-2, Geophys. Местожительство Lett. 42 (24), 10 721–10 729, doi: 10.1002 / 2015GL066515.
- Грей, Л., Д. Берджесс, Л. Копленд, Р. Каллен, Н. Галин, Р. Хоули и В. Хелм. 2013. «Интерферометрическая валковая обработка данных криозата для топографии ледникового льда». Криосфера 7 (6). Copernicus GmbH: 1857–67.
- Григгс, JA, и JL Bamber. 2011. «Толщина антарктического шельфа от спутниковой радиолокационной альтиметрии». Гляциологический журнал 57 (203). Международное гляциологическое общество: 485–98. DOI: 10,3189 / 002214311796905659.
- Хогг А., Шепард А., Гурмелен Н. (2015 г.) Первый взгляд на характеристики Сентинел-1 на Западном Антарктике, FRINGE 2015, Фраскати, Италия, 23-27 марта 2015 г.
- Martín-Español, A. et al. (2016), Пространственные и временные тренды массы антарктического ледяного щита, гляцио-изостатическая корректировка и поверхностные процессы из совместной инверсии данных спутникового высотомера, гравитации и GPS, J. Geophys. Местожительство Earth Surf. 120 , 1–18, doi: 10.1002 / 2015JF003550.
- Tilling, RL, A. Ridout, A. Shepherd и DJ Wingham (2015), Увеличение объема арктического морского льда после аномально низкого таяния в 2013 году - дополнительная информация, Nat. Geosci. , 8 (8), 643–646, doi: 10.1038 / ngeo2489.
Под редакцией Софи Бергер
Стивен Чутер аспирант в Университете Бристоля, Великобритания. Он исследует динамику антарктических шельфовых ледников и зоны приземления с помощью спутника ESA CryoSat-2. Уникальные орбитальные характеристики и новый режим работы SARIn позволяют нам изучать эти районы гораздо более детально, чем это было возможно в предыдущих миссиях радиолокационной альтиметрии, что позволяет нам лучше определить его роль в стабильности ледяного щита. Он пишет как @StephenChuter.
Почта для связи: [email protected]
