NASAs ICESat-2 for at give mere dybde til havisprognoser

I marts, den arktiske havis formodes at nå sin største udstrækning - men i år er den langt under gennemsnittet, ud af et område på størrelse med Texas og New Mexico tilsammen.

Satellitobservationer afslører i øjeblikket, hvor meget af havets overflade, der er dækket af is, men der er en anden kritisk måling at foretage. Forskere forventer allerede at bruge NASA's Ice, Sky og land Elevation Satellite-2, eller ICESat-2, at måle havis i den tredje dimension.

Satellitter har løbende målet havis siden 1979, og har kortlagt den nedadgående tendens i isens udbredelse. Bestemmelse af tykkelsen af ​​den fjerntliggende havispakke, imidlertid, er svært med eksisterende værktøjer. Og det er en væsentlig måling. Tykkere is er mere modstandsdygtig over for storme, og kan tage år at bygge op. Ændringer i havisens dybde ændrer vandets saltholdighed og temperatur, som kan ændre oceaniske og atmosfæriske strømme. Havis fungerer også som en hætte på havet - isolerer det fra atmosfæren - og spiller en central rolle i nedkøling af planeten.

Nogle forskere har brugt de tilgængelige satellitdata til at overvåge isens alder, afgøre, hvilken der har overlevet og opbygget gennem mere end to somre. De fandt ud af, at mængden af ​​ældre, tykkere is er aftagende. Men med ICESat-2, forskere vil være i stand til at måle højden af ​​havisen direkte, og ud fra det beregne tykkelsen.

ICESat-2, forventes lanceret i 2018, vil bruge et laserinstrument til at måle højden af ​​Jordens overflader globalt. Det vil overvåge vegetation, vandområder og mere, men med fokus på måling af is og snedække. Ved at tage et tæt sæt målinger, satellitten vil indsamle nok præcise oplysninger til, at forskere kan måle, hvor langt havis flyder over havoverfladen, ned til omkring 1 tomme (3 centimeter).

"Det spørgsmål, vi vil stille med ICESat-2, er, hvad der sker med isens tykkelse, sagde Sinead Farrell, medlem af ICESat-2 videnskabsdefinitionsteamet og polarforsker ved University of Maryland, College Park, Maryland. "Vi forsøger at overvåge ispakkens sundhed, og en af ​​de ting, vi virkelig er opsatte på at gøre, er at sikre, at vi får ICESat-2-dataene i hænderne på videnskabsmænd og det videnskabelige samfund så hurtigt som muligt."

Tilstrømningen af ​​data fra ICESat-2, administreret af NASAs Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, vil være en velsignelse for havisens prognosere. Disse forskere bruger observationer af isen til at forbedre computermodeller, der simulerer omfanget, tykkelse og andre betingelser for arktisk isdække.

"Det er svært at tage målinger at validere vores model imod - det er dyrt at komme til Arktis, og forholdene er ikke for venlige deroppe, "sagde Pamela Posey, computerforsker og havismodeller med U.S.Naval Research Laboratory i NASAs Stennis Space Center, Mississippi. Hun er også hovedforsker med ICESat-2's Early Adopter-program, som er en del af bestræbelserne på at nå ud til interessentfællesskabet inden satellitopskydningen, gør det muligt for missionsforskerne at forstå, hvad der er muligt, eller ikke, for andre forskere at gøre med dataene. Programmet har også til formål at hjælpe folk med at sætte dataene hurtigere i brug, efter satellittens opsendelser.

Posey arbejder på en model, der tager information om de aktuelle arktiske forhold, og forudsiger karakteristika for havis i den kommende uge. Søværnet giver disse oplysninger til ubåde og overfladeskibe - hvis ubåde har en nødsituation og har brug for at dukke op, de har brug for at kende tykkelsen af ​​isen over dem, bemærkede hun. Og overfladeskibe skal vide, hvor tyk isen er for at afgøre, om de kan bryde en sti gennem et bestemt område eller ej.

"Vores modeller kører dagligt og producerer op til en syv-dages vejrudsigt, " sagde Posey. "Jo flere observationer du får ind i en model, jo mere præcis bliver din prognose. "

Hun bruger i øjeblikket et afledt istykkelsesprodukt fra ESA's (European Space Agency) Cryosat -satellit til at tilslutte modellen, for at bestemme, hvordan man bruger ICESat-2s data, når de er tilgængelige. Hun planlægger at sammenligne ICESat-2's målinger med isforholdene, som modellen forudsiger, at validere computermodellen og nulstille den for at forbedre nøjagtigheden fremover.

Andrew Roberts, en forsker og Early Adopter -hovedforsker ved Naval Postgraduate School i Monterey, Californien, arbejder også på at se, hvordan ICESat-2 kunne forbedre computersimuleringer af havis i fjerne regioner. Han arbejder på adskillige problemer for at gøre sig klar til tilstrømningen af ​​havisens højdedata – et er, at mens modeller simulerer, hvad havisen laver i hele Arktis, ICESat-2 vil foretage individuelle punktmålinger langs satellitens vej, oprette spor af oplysninger, der skal forenes med data fra modeller, som er i et gitter.

Så Roberts opretter et program til computermodellen, der kun producerer en simulering af havis, hvor ICESat-2 måler, for bedre at sammenligne de to sæt tal.

"Vi har effektivt simuleret, hvad ICESat-2 ville se, "Sagde Roberts." Det er faktisk meget pinligt at gøre, og du skal finde på en effektiv måde at gøre det på. "

Roberts arbejder også på at isolere højden af ​​havisen over havoverfladen i computermodellen - den grundlæggende måling, som ICESat-2 vil tage - for at kunne sammenligne satellit- og computersimulerede data. Det er alt for at kunne forbedre modellerne for, hvad der foregår i Arktis, han sagde.

Modellerne bruges af flåden, rederier og andre, men også give et vindue ind i en fjernbetjening, kompleks del af verden. Og havis har påvirkninger, der strækker sig ud over dens grænser. Det fungerer som et klimaanlæg for kloden, reflekterer sollys, der ellers ville blive absorberet i havet. Det interagerer med atmosfæren og havstrømmene, påvirker vejr- og klimasystemer, der når ned til lavere breddegrader. Det giver sæsonbestemt levested for dyreliv, og jagtområder for oprindelige befolkninger.

"Den arktiske havis ændrer sig ekstremt hurtigt, og vi forsøger at forstå, hvorfor det er tilfældet, " sagde Roberts.