• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Naturen
    NASAs ICESat-2 för att ge mer djup till havsisprognoser

    Is kan växla från tjock till tunn över korta avstånd, som ses på det här fotot taget från Operation IceBridges kampanj över Chukchihavet i mars 2017. Kredit:NASA

    I mars, det ishavspaketet i Arktis som är tänkt att nå sin största utsträckning - men i år är det långt under genomsnittet, av ett område ungefär lika stort som Texas och New Mexico tillsammans.

    Satellitobservationer avslöjar för närvarande hur mycket av havsytan som är täckt av is, men det finns en annan kritisk mätning att göra. Forskare räknar redan med att använda NASAs Ice, Moln- och landhöjdsatellit-2, eller ICESat-2, att mäta havsis i den tredje dimensionen.

    Satelliter har kontinuerligt mätt havsis sedan 1979, och har kartlagt den nedåtgående trenden för isens utbredning. Att bestämma tjockleken på det avlägsna havsispacket, dock, är svårt med befintliga verktyg. Och det är en viktig mätning. Tjockare is är mer motståndskraftig mot stormar, och kan ta år att bygga upp. Förändringar i havsisens djup förändrar vattnets salthalt och temperatur, som kan förändra havs- och atmosfäriska strömmar. Havsisen fungerar också som ett lock på havet - isolerar det från atmosfären - och spelar en nyckelroll för att kyla ner planeten.

    Vissa forskare har använt tillgängliga satellitdata för att övervaka istiden, avgöra vilka som har överlevt och byggts upp under mer än två somrar. De fann att mängden äldre, tjockare is minskar. Men med ICESat-2, forskare kommer att kunna mäta havsisens höjd direkt, och utifrån det beräkna tjockleken.

    ICESat-2, planeras att lanseras 2018, kommer att använda ett laserinstrument för att mäta höjden på jordens ytor globalt. Den kommer att övervaka vegetationen, vattensamlingar och mer, men med fokus på att mäta is och snötäcke. Genom att ta en tät uppsättning mätningar, satelliten kommer att samla in tillräckligt med exakt information för att forskare ska kunna mäta hur långt havsisen flyter över havsytan, ner till cirka 1 tum (3 centimeter).

    "Frågan vi vill ställa med ICESat-2 är vad som händer med isens tjocklek, "sade Sinead Farrell, en medlem av ICESat-2 vetenskapsdefinitionsteam och polarforskare vid University of Maryland, College Park, Maryland. "Vi försöker övervaka ispackens hälsa, och en av de saker vi verkligen är angelägna om att göra är att se till att vi får ICESat-2-data i händerna på forskare och forskarsamhället så snabbt som möjligt."

    Tillströmningen av data från ICESat-2, förvaltas av NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, kommer att vara en välsignelse för havsisprognosmakare. Dessa forskare använder observationer av isen för att förbättra datormodeller som simulerar omfattningen, tjocklek och andra förhållanden för det arktiska istäcket.

    "Det är svårt att göra mätningar för att validera vår modell mot - det är dyrt att ta sig till Arktis och förhållandena är inte alltför vänliga där uppe, "sa Pamela Posey, datavetare och havsismodellerare vid U.S. Naval Research Laboratory i NASA:s Stennis Space Center, Mississippi. Hon är också huvudutredare med ICESat-2:s Early Adopter-program, som är en del av ett försök att nå ut till intressenterna innan satelliten skjuts upp, gör det möjligt för missionsforskarna att förstå vad som är möjligt, eller inte, för andra forskare att göra med uppgifterna. Programmet syftar också till att hjälpa människor att använda data snabbare, efter satellituppskjutningarna.

    Ung havsis i Chukchihavet, norr om Beringshavet, sett av Operation IceBridge i mars 2017. IceBridge mäter istjocklek längs sina flyglinjer. När ICESat-2 lanseras, det kommer att avsevärt öka havsistäckningen med ett tätt rutnät av mätningar, tas året runt. Kredit:NASA

    Posey arbetar på en modell som tar in information om nuvarande arktiska förhållanden, och förutspår havsegenskaper för den kommande veckan. Marinen tillhandahåller den informationen till ubåtar och ytfartyg - om ubåtar har en nödsituation och behöver komma till ytan, de behöver veta tjockleken på isen ovanför dem, noterade hon. Och ytfartyg måste veta hur tjock is är för att avgöra om de kan bryta en väg genom ett visst område eller inte.

    "Våra modeller körs dagligen och producerar ut till en sju dagars prognos, ", sa Posey. "Ju fler observationer du får in i en modell, ju mer exakt din prognos kommer att bli. "

    Hon använder för närvarande en härledd istjockleksprodukt från ESA:s (European Space Agency) Cryosat-satellit för att ansluta till modellen, för att bestämma hur ICESat-2s data ska användas när de är tillgängliga. Hon planerar att jämföra ICESat-2:s mätningar med de isförhållanden som förutspås av modellen, för att validera datormodellen och återställa den för att förbättra noggrannheten framöver.

    Andrew Roberts, en forskare och ansvarig utredare för Early Adopter vid Naval Postgraduate School i Monterey, Kalifornien, arbetar också med att se hur ICESat-2 kan förbättra datorsimuleringar av havsis i avlägsna regioner. Han arbetar med flera problem för att förbereda sig för inflödet av havishöjdsdata – ett är att medan modeller simulerar vad havsisen gör över hela Arktis, ICESat-2 kommer att göra individuella punktmätningar längs satellitens väg, skapa spår av information som behöver stämmas av med data från modeller, som finns i ett rutnät.

    Så Roberts skapar ett program för datormodellen som kommer att producera en simulering av havsis endast där ICESat-2 mäter, för att bättre jämföra de två uppsättningarna siffror.

    "Vi har effektivt simulerat vad ICESat-2 skulle se, " sa Roberts. "Det är faktiskt väldigt petigt att göra, och du måste komma på ett effektivt sätt att göra det."

    Roberts arbetar också med att isolera havsisens höjd ovanför havsytan i datormodellen-den grundläggande mätningen som ICESat-2 kommer att ta-för att kunna jämföra satellit- och datasimulerade data. Allt för att kunna förbättra modeller av vad som händer i Arktis, han sa.

    Modellerna används av marinen, rederier och andra, men också ge ett fönster till en fjärrkontroll, komplex del av världen. Och havsisen har effekter som sträcker sig utanför dess gränser. Den fungerar som en luftkonditionering för världen, reflekterar solljus som annars skulle absorberas i havet. Det interagerar med atmosfären och havsströmmar, påverkar väder- och klimatsystem som når ner till lägre breddgrader. Det ger säsongsbetonad livsmiljö för vilda djur, och jaktmarker för ursprungsbefolkningar.

    "Den arktiska havsisen förändras extremt snabbt, och vi försöker förstå varför det är så, " sa Roberts.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com