USA-europæisk satellit vil lave verdens første globale ferskvandsundersøgelse

Vand er liv, men trods al dets betydning har menneskeheden et overraskende begrænset syn på Jordens ferskvandsområder. Forskere har pålidelige vandstandsmålinger for kun et par tusinde søer rundt om i verden, og få eller ingen data om nogle af planetens vigtige flodsystemer. Den kommende Surface Water and Ocean Topography (SWOT) satellit vil udfylde det enorme hul. Ved at hjælpe med at give en bedre forståelse af Jordens vandkredsløb vil det både hjælpe med bedre forvaltning af vandressourcer og udvide viden om, hvordan klimaændringer påvirker søer, floder og reservoirer.

Et samarbejde mellem NASA og det franske rumagentur Centre National d'Études Spatial (CNES), med bidrag fra den canadiske rumfartsorganisation og Det Forenede Kongeriges rumfartsorganisation, SWOT er planlagt til opsendelse i november fra Vandenberg Space Force Base i Californien. Ingeniører og teknikere er ved at afslutte arbejdet med satellitten i et anlæg, der drives af Thales Alenia Space i Cannes, Frankrig.

SWOT har flere nøgleopgaver, herunder måling af højden af ​​vandområder på Jordens overflade. Over havet vil satellitten være i stand til at se funktioner som hvirvler mindre end 60 miles (100 kilometer) på tværs - mindre end dem, som tidligere havniveausatellitter kunne observere. SWOT vil også måle mere end 95 % af Jordens søer større end 15 acres (6 hektar) og floder bredere end 330 fod (100 meter) på tværs.

"Nuværende databaser har måske information om et par tusinde søer rundt om i verden," sagde Tamlin Pavelsky, NASAs ferskvandsvidenskabsleder for SWOT, baseret på University of North Carolina, Chapel Hill. "SWOT vil skubbe det tal til mellem 2 millioner og 6 millioner."

Sammen med måling af vandhøjden - hvad enten det er i en sø, flod eller reservoir - vil SWOT også måle dets udstrækning eller overfladeareal. Den afgørende information vil gøre det muligt for forskere at beregne, hvor meget vand der bevæger sig gennem ferskvandsområder. "Når du har fået fat i mængden af ​​vand, kan du bedre vurdere vandbudgettet, eller hvor meget vand der strømmer ind og ud af et område," sagde Lee-Lueng Fu, SWOT-projektforsker ved NASA's Jet Propulsion Laboratory i det sydlige Californien. som styrer den amerikanske del af missionen.

Dette er vigtigt, fordi klimaændringerne accelererer Jordens vandkredsløb. Varmere temperaturer betyder, at atmosfæren kan rumme mere vand (i form af vanddamp), hvilket kan forårsage, at for eksempel regnstorme er stærkere, end en region typisk kan se. Dette kan til gengæld skabe kaos på gårde og skade afgrøder. Sådanne accelererende ændringer kan gøre forvaltningen af ​​et samfunds vandressourcer sværere.

"Efterhånden som Jordens vandkredsløb intensiveres, kræver forudsigelse af fremtidige ekstreme begivenheder som oversvømmelser og tørke overvågning af både ændringer i vandforsyningen fra havet og vandbehovet og -forbruget på landjorden. SWOTs globale blik på alt overfladevand på Jorden vil give os præcis det," sagde Nadya Vinogradova Shiffer, SWOTs programforsker ved NASAs hovedkvarter i Washington.

Et større, bedre billede

SWOT vil levere sine spilskiftende data ved hjælp af et nyt instrument kaldet Ka-band Radar Interferometer (KaRIn), som afviser radarimpulser fra vandoverfladen og modtager retursignalet med to antenner på samme tid. Antennerne er placeret 33 fod (10 meter) fra hinanden på en bom, hvilket gør det muligt for forskere at indsamle information langs en omkring 75 mil bred (120 kilometer bred) skår af Jordens overflade - en bredere vej end satellittens forgængere.

Den teknik, der kræves til denne slags system, er vanskelig, fordi en så stor antennebom kræver utrolig stabilitet, og fordi forskere har brug for meget præcise beregninger for at producere målinger af Jordens hav og ferskvandsområder. "Den grundlæggende idé med SWOT går tilbage til slutningen af ​​1990'erne, men at gøre det koncept til virkelighed - al den ingeniørkunst - tog en enorm mængde tid og kræfter," sagde Pavelsky.

Satellitter, der allerede er i kredsløb, kan måle vandhøjden - i havet, meget store søer og meget brede floder - eller overfladearealet af en vandmasse. Men for at beregne ændringer i volumen over tid, skal forskerne matche omfanget og højdemålingerne, som forskellige instrumenter tog på forskellige dage. Dette gør det vanskeligt at bestemme grundlæggende detaljer, såsom hvor meget vand der strømmer gennem verdens floder, og hvor meget volumen varierer. "Man skulle tro, at vi allerede ville vide det," sagde Pavelsky. "Men for mange floder i verden er der bare ikke mange af den slags målinger."

SWOT vil eliminere behovet for at samle information om omfang og højde fra forskellige satellitter, og samtidig vil satellitten give forskere et globalt overblik over Jordens overfladevand. "Det vil være en enorm ændring i vores viden og forståelse af ferskvand," sagde Sylvain Biancamaria, et SWOT-videnskabsteam og ferskvandsforsker ved Laboratoire d'Études en Géophysique et Océanographie Spatiales i Toulouse, Frankrig.

Nogle undersøgelser, herunder en, der blev offentliggjort sidste år i Nature , har brugt vandstandsmålinger til at se på, hvordan søer og floder rundt om i verden ændrer sig over tid. Imidlertid vil de data, som forskerne forventer fra SWOT, give en bedre forståelse af vandstanden og overfladearealet, som begge vil blive udtaget hyppigere og over et større område af Jorden. Når den først er i kredsløb, vil SWOT sende ca. en terabyte ubehandlede data tilbage om dagen.

Forskere som Biancamaria og Pavelsky ser især frem til at få information på bassinniveauet eller det landområde, der drænes af en sø eller en flod og dens bifloder. "Fra et samfundsmæssigt synspunkt - uanset om du kigger på drikkevand, navigation, kontrol over oversvømmelser - skal vandet styres i bassinskala," sagde Biancamaria. "Derfor er der behov for observationer, der dækker hele bassinet, og SWOT vil levere sådanne datasæt." + Udforsk yderligere

Samling af satellit til sporing af verdens vandskift fra USA til Frankrig