Oversvømmelsesdetektering en overraskende evne til mikrosatellitmission

Orkaner bringer kraftig nedbør og stærke vinde til kystsamfund, en potent kombination, der kan føre til ødelæggende skade. I 2016 opsendte NASA et sæt på otte satellitter kaldet Cyclone Global Navigation Satellite System, eller CYGNSS, mission for at indsamle flere data om vindene i disse tropiske cykloner som en del af et forsøg på at øge datadækningen af ​​orkaner og bistandsprognoser. Da det første års data evalueres, en ny og uventet kapacitet er dukket op:evnen til at se gennem skyer og regn til oversvømmede landskaber.

Oversvømmelseskortene er mulige takket være en af ​​innovationerne i CYGNSS-konstellationen. Mikrobølgesignalet, som CYGNSS-satellitterne bruger til at detektere vindhastighed baseret på havets hakkende tilstand, genereres faktisk slet ikke af satellitterne. I stedet bruger satellitterne de konstante og allestedsnærværende signaler fra GPS-systemet (Global Positioning Satellite), som også reagerer på refleksioner fra stående vand og mængden af ​​fugt i jorden.

"Før omkring 2015, folk havde anelse om, at man kunne bruge GPS-reflektionsdata over land til at se på forskellige ting, men der havde ikke været mange observationer til at bevise det, " sagde Clara Chew, en forsker ved University Corporation for Atmospheric Research i Boulder, Colorado. "Med lanceringen af ​​CYGNSS har vi endelig været i stand til virkelig at bevise, at ja, disse signaler er meget følsomme over for mængden af ​​vand enten i jorden eller på overfladen."

Chew udviklede oversvømmelseskort over Texas-kysten efter orkanen Harvey og over Cuba efter orkanen Irma, samt oversvømmelseskort over Amazonfloden i Brasilien, som sæsonmæssigt løber over sine banker.

"Da vi lavede vores første komplette kort over Amazonas, alle var virkelig chokerede, fordi man kan se meget af det mindste, mindste floder i hele bassinet, og ingen vidste, at vi ville se floder på hundrede meter brede eller deromkring i dataene, "Tyg sagde, bemærker, at den indfødte opløsning af data over havet varierer mellem 10 og 15 km, og det er et gennemsnit på en konsekvent 25 kilometer.

"Da jeg så de første landbilleder af indre vandområder, Jeg var overrasket over deres kvalitet, " sagde Chris Ruf, CYGNSS's hovedefterforsker ved University of Michigan i Ann Arbor. "Vi havde på forhånd vidst, at der ville være nogle tilfælde af sammenhængende spredning mulig. Det er det fænomen, der skaber så højopløselige billeder. Det sker sjældent over havet, og vi havde ikke rigtig overvejet, hvor ofte det kunne ske over land. Det vender ud af, at det sker ret ofte, og næsten altid når man observerer små indre vandområder. Dette lover at åbne op for helt nye områder af videnskabelig undersøgelse."

CYGNSS's fordel i forhold til andre rumbaserede sensorer til oversvømmelsesdetektion er dens evne til at se gennem skyer, regn og vegetation, der ellers kan skjule oversvømmelser. I øjeblikket, oversvømmelsesdetektion udføres generelt af optiske sensorer på U.S. Geological Survey-NASA Landsat-satellitter, som ikke kan se gennem skyer, og mikrobølgesensorerne på European Space Agency's Sentinel 1 og 2, som ikke kan se gennem vegetation. At fange data fra otte satellitter i stedet for en er en anden fordel, fordi det reducerer tiden mellem observationer for placeringer, betyder mere dækning, hurtigere, oversvømmelser i troperne. Tilsammen betyder dette, at CYGNSS kan bygge bro over huller i den nuværende dækning.

Imidlertid, denne type detektion er stadig i sin tidlige udvikling, og Chew og andre undersøger, hvordan man kan udlede mængden af ​​tilstedeværende vand og andre parametre for at komplementere jordfugtighed og oversvømmelsesdata fra andre satellitter. Ud over, CYGNSS-data tager i øjeblikket to dage at gå fra observation til databrugere.

"Det er meget passende, at en af ​​de nye ting, som CYGNSS er uventet god til at bestemme, omfanget af oversvømmelser, er meget ofte en direkte konsekvens af det, det er designet til at måle, nemlig orkaner, " sagde Ruf. "Så nu, ikke kun vil vi være i stand til at observere orkanerne, mens de er over havet, vi vil nu også være i stand til at kortlægge meget af de skader, de forårsager fra oversvømmelser efter landfald."