Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Natur

Kaster lys i mørket:radarsatellitter viser vejen

Ekspeditionen Multidisciplinary Drifting Observatory for the Study of Arctic Climate (MOSAiC) ekspedition vil yde et stort bidrag til arktisk klimavidenskab. Anført af Alfred Wegener Instituttet, Helmholtz Center for Polar- og Havforskning (AWI), det er den største polarekspedition nogensinde. Det indebærer, at den polarsterntyske forskningsisbryder tilbringer et år fanget i havisen, så forskere fra hele verden kan studere Arktis som epicenter for global opvarmning og få grundlæggende indsigt, der er nøglen til bedre at forstå de globale klimaændringer – og ESA bidrager med en række eksperimenter. I den polare vinter, forskere udsættes for temperaturer helt ned til –45°C og det evige mørke. Kredit:Alfred-Wegener-Institute/Esther Horvath, CC BY-SA 3.0 IGO

Spar en tanke denne jul for forskere, der smyger sig ned på deres Polarstern isbryder, drift i det frosne Ishav. Udsat for temperaturer så lave som –45°C og polarvinters evige mørke, de er villige deltagere i MOSAiC – verdens største og længste polarforskningsekspedition. På trods af mørket, imidlertid, forskerne og besætningen er fortsat klar over, hvad der sker tæt på. Hvordan? Ved hjælp af radarbilled-satellitter.

I løbet af et år, i alt omkring 600 forskere fra 20 lande vil deltage i forskellige faser af Ekspeditionen Multidisciplinary Drifting Observatory for the Study of Arctic Climate (eller MOSAiC).

Efter at være kommet ind i det arktiske hav i oktober, Polarstern har drevet hen over det centrale Arktis med omkring 7 km om dagen med vinden og strømmene, der forventes at føre den tæt på den geografiske nordpol, før den forlader næste forår eller sommer.

Ombord, forskerne udfører flere eksperimenter på havisen omkring skibet for bedre at forstå klimaændringernes indvirkning på havisen og det arktiske miljø. Holdet har nu etableret hundredvis af instrumenter på havisen, der omgiver skibet inden for en afstand af 50 km.

På trods af mørket, der i øjeblikket omslutter skibet, mens det driver gennem det frosne hav, forskerne og besætningen er ikke blinde og forbliver klar over, hvad der sker takket være radarbilledsatellitter fra Europas Copernicus-program, Canada, Tyskland og Japan.

I september 2019, den tyske forskningsisbryder Polarstern har sat sejl fra Tromsø, Norge, at bruge et år på at drive gennem det arktiske hav - fanget i is. Målet med MOSAiC-ekspeditionen er at tage det nærmeste kig nogensinde på Arktis som epicentret for global opvarmning og at få grundlæggende indsigt, der er nøglen til bedre at forstå globale klimaændringer. Hundredvis af forskere fra 20 lande deltager i denne enestående indsats. Denne animation viser Polarsterns rute og drift samt væksten af ​​vinterhavisen. Kredit:MOSAiC-teamet/US National Snow &Ice Data Center for havisens udbredelse

Havisen nær MOSAiC arktiske ekspedition

Besætningen og forskerne overvåger havisen og genererer bemærkelsesværdige kort over havisen, der omgiver skibet. Disse radarsatellitter krydser Arktis på daglig basis og har deres egen belysningskilde med sig, som giver dem mulighed for at trænge gennem det arktiske vintermørke, kontinuerlig sansning og kortlægning af havisens forhold nedenfor.

Suman Singha, fra German Aerospace Centers Remote Sensing Technology Institute, hjælper med at koordinere optagelsen af ​​billeder fra forskellige satellitter og er ansvarlig for at videresende den dyrebare information videre til skibet.

"Denne information er meget nødvendig hos Polarstern, især i begyndelsen af ​​ekspeditionen, da udfordringen var at finde den rigtige slags isflage, der kunne rumme både Polarstern og udlægningen af ​​alle de videnskabelige instrumenter på isen omkring isbryderen, " siger Dr Singha.

Radarbillede fra Japans ALOS-2-satellit af havisen nær Polarstern isbryderen. Polarstern driver i den arktiske havis i et år til MOSAiC-polarforskningsekspeditionen. I den polare vinter, forskerne bruger radar-satellitbilleder som dette til at overvåge havisen i det omkringliggende område. I dette falske farvebillede, som blev erhvervet den 19. november 2019, mørkeblå sprækker viser åbne vandledninger eller tynd is mellem isflagene. De hvide filamentlignende strukturer er typisk havisrygge eller anden deformeret havis. Kredit:JAXA

"Her gjorde vi brug af højopløselige radarbilleder fra den tyske TerraSAR-X satellit for at hjælpe med at lokalisere den bedst mulige isflage, som siden har fået navnet Fæstning. Overvågning af flagens sikkerhed er således fortsat en konstant udfordring."

Europas Copernicus Sentinel-1-satellitter bidrager også til den internationale kortlægningsindsats, som giver konstant bred dækning af stedet, hjælper med at følge og forudsige havisens evigt skiftende drift op til 300 km væk fra skibet.

Den japanske ALOS-2-satellit med sin PalSAR-2-sensor bruger en meget længere bølgelængde end både Copernicus Sentinel-1 og TerraSAR-X til at kortlægge havisflager og forholdene nedenfor.

ESA's Malcolm Davidson sagde:"Bølgelængde betyder noget, når det kommer til radarsatellitter, da en bestemt bølgelængde i høj grad påvirker informationen fra satellitten.

Denne video er baseret på dataindsamlinger fra Copernicus Sentinel-1-missionen mellem 3. oktober og 31. oktober 2019. Den forbliver konstant centreret om Polarstern (lys prik, der starter i midten af ​​gitteret). Polarstern er en tysk forsknings-isbryder, der tilbringer et år fanget og driver i den arktiske havis, så forskere fra hele verden kan studere Arktis som epicenter for global opvarmning og få grundlæggende indsigt, der er nøglen til bedre at forstå globale klimaændringer. Videoen viser, hvordan det indledende gitter forvrænges over tid af den ujævne isdrift over tid inden for gitterarrayet. Dette resulterer i åbning (is divergens) og lukning (iskompression og rygning), forskydning og hvirvel. Denne forskydning fik en massiv revne til at danne sig gennem eksperimentets isflage, forstyrre eksperimenterne og fremtvinge bevægelse af noget af instrumenteringen. Kredit:indeholder modificerede Copernicus Sentinel-data (2019), behandlet af R. Kwok (JPL)

"I Europa er vi meget interesserede i den yderligere information, som ALOS-2 kan give om havisens forhold, især nu, hvor vi udvikler vores egen langbølgelængde radar-satellit kaldet L-band Synthetic Aperture-missionen, ROSE-L – som er en af ​​de seks Copernicus højt prioriterede kandidatmissioner.

Forskerne, der deltager i MOSAiC-ekspeditionen, skal ikke kun holde øje med den konstant skiftende havis, men også på besøgende. Disse isbjørne ser ud til at nyde at lege med markeringsflagene. Anført af Alfred Wegener Instituttet, Helmholtz Center for Polar- og Havforskning MOSAiC er den største skibsbårne polarekspedition nogensinde. Det indebærer, at den polarsterntyske forskningsisbryder tilbringer et år fanget og driver i havisen, så forskere fra hele verden kan studere Arktis som epicentret for global opvarmning og få grundlæggende indsigt, der er nøglen til bedre at forstå de globale klimaændringer. Kredit:Alfred-Wegener-Institute/Esther Horvath, CC BY-SA 3.0 IGO

For eksempel, opdagelse af havisen er afgørende for sikker navigation i Arktis, og disse er meget lettere at identificere med ALOS-2 end med de eksisterende europæiske satellitter."

Mens Polarstern nu driver gennem det frosne og mørke hav i de kommende måneder, radarøjnene på himlen vil fortsætte med at overvåge dens fremskridt gennem Arktis og ledsage forskerne gennem resten af ​​denne bemærkelsesværdige ekspedition.


Varme artikler