NASA lancerer avanceret laser for at måle jordens skiftende is

Næste måned, NASA vil opsende det mest avancerede laserinstrument af sin art ud i rummet. begynder en mission for at måle – i hidtil usete detaljer – ændringer i højderne af Jordens polare is.

NASAs is, Sky og land Elevation Satellite-2 (ICESat-2) vil måle den gennemsnitlige årlige højdeændring af landis, der dækker Grønland og Antarktis til inden for bredden af ​​en blyant, fange 60, 000 målinger hvert sekund.

"De nye observationsteknologier fra ICESat-2 – en topanbefaling fra det videnskabelige samfund i NASAs første jordvidenskabelige årtiende undersøgelse – vil fremme vores viden om, hvordan iskapperne i Grønland og Antarktis bidrager til havniveaustigningen, " sagde Michael Freilich, direktør for Earth Science Division i NASA's Science Mission Directorate.

ICESat-2 vil udvide og forbedre NASAs 15-årige rekord med at overvåge ændringen i polarishøjder, som startede i 2003 med den første ICESat-mission og fortsatte i 2009 med NASAs Operation IceBridge, en luftbåren forskningskampagne, der holdt styr på den accelererende forandringshastighed.

Et teknologisk spring

ICESat-2 repræsenterer et stort teknologisk spring i vores evne til at måle ændringer i ishøjden. Dets Advanced Topographic Laser Altimeter System (ATLAS) måler højden ved at tidsindstille, hvor lang tid det tager individuelle lysfotoner at rejse fra rumfartøjet til Jorden og tilbage.

"ATLAS krævede, at vi udviklede nye teknologier for at få de målinger, som videnskabsmænd behøvede for at fremme forskningen, " sagde Doug McLennan, ICESat-2 projektleder ved NASAs Goddard Space Flight Center. "Det betød, at vi var nødt til at konstruere et satellitinstrument, der ikke kun vil indsamle utrolig præcise data, men vil også indsamle mere end 250 gange så mange højdemålinger som sin forgænger."

ATLAS vil affyre 10, 000 gange hvert sekund, sender hundredvis af billioner af fotoner til jorden i seks stråler af grønt lys. Rundturen af ​​individuelle laserfotoner fra ICESat-2 til Jordens overflade og tilbage er timet til milliardtedelen af ​​et sekund for præcist at måle højden.

Med så mange fotoner, der vender tilbage fra flere stråler, ICESat-2 vil få et meget mere detaljeret billede af isoverfladen end sin forgænger, ICESat. Faktisk, hvis de to satellitter blev fløjet over en fodboldbane, ICESat ville kun tage to målinger – en i hver endezone – mens ICESat-2 ville indsamle 130 målinger mellem hver endezone.

Mens den kredser Jorden fra pol til pol, ICESat-2 vil måle ishøjder langs den samme sti i polarområderne fire gange om året, leverer sæsonbestemt og årlig overvågning af ishøjdeændringer.

Sporing af issmeltning

Hundredvis af milliarder af tons landis smelter eller flyder ud i havene årligt, bidrager til havniveaustigningen på verdensplan. I de seneste år, bidrag af smeltning fra iskapperne i Grønland og Antarktis alene har hævet den globale havniveau med mere end en millimeter om året, tegner sig for cirka en tredjedel af den observerede havniveaustigning, og satsen er stigende.

ICESat-2-data, der dokumenterer den igangværende højdeændring af iskapper, vil hjælpe forskere med at indsnævre intervallet af usikkerhed i prognoser for fremtidig havniveaustigning og forbinde disse ændringer med klimadrivere.

ICESat-2 vil også foretage de mest præcise polar-brede målinger til dato af havis fribord, som er højden af ​​havisen over den tilstødende havoverflade. Denne måling bruges til at bestemme tykkelsen og volumen af ​​havis. Satellitter måler rutinemæssigt det område, der er dækket af havisen, og har observeret en tilbagegang i arktisk havis på omkring 40 procent siden 1980, men præcis, Målinger af havisens tykkelse vil forbedre vores forståelse af drivkraften bag havisens tilbagetrækning og tab.

Selvom flydende havis ikke ændrer havniveauet, når det smelter, dets tab har forskellige konsekvenser. Den lyse arktiske iskappe reflekterer Solens varme tilbage i rummet. Når isen smelter væk, det mørke vand nedenunder absorberer den varme. Dette ændrer vind- og havcirkulationsmønstre, potentielt påvirke Jordens globale vejr og klima.

Ud over pælene, ICESat-2 vil måle højden af ​​hav- og landoverflader, herunder skove. ATLAS er designet til at måle både toppen af ​​træer og jorden under, som – kombineret med eksisterende datasæt om skovudstrækning – vil hjælpe forskere med at vurdere mængden af ​​kulstof, der er lagret i verdens skove. Forskere vil også undersøge højdedata indsamlet på havbølger, reservoirniveauer, og byområder.

Potentielle databrugere har arbejdet sammen med ICESat-2-forskere for at forbinde missionsvidenskaben med samfundets behov. For eksempel, ICESat-2-målinger af sne- og flodhøjder kan hjælpe lokale regeringer med at planlægge oversvømmelser og tørke. Skovhøjde kort, viser trætæthed og struktur, kunne forbedre computermodeller, som brandmænd bruger til at forudsige naturbrandadfærd. Havisens tykkelsesmålinger kunne integreres i prognoser, som den amerikanske flåde har problemer med for navigation og havisens forhold.

"Fordi ICESat-2 vil levere målinger af hidtil uset præcision med global dækning, det vil ikke kun give ny indsigt i polarområderne, men også uventede fund over hele kloden, sagde Thorsten Markus, en ICESat-2-projektforsker ved Goddard. "Kapaciteten og muligheden for ægte udforskning er enorm."

ICESat-2 er planlagt til at lancere den 15. september fra Vandenberg Air Force Base i Californien.