Under elva år från 2009 till 2019, planen från NASA:s Operation IceBridge flög ovanför Arktis, Antarktis och Alaska, samla in data om höjden, djup, tjocklek, flöde och förändring av havsis, glaciärer och inlandsisar. Designad för att samla in data under åren mellan NASA:s två isar, Moln, och landhöjdsatelliter, ICESat och ICESat-2, IceBridge gjorde sin sista polarflygning i november 2019, ett år efter ICESat-2:s framgångsrika lansering.

När teamet och flygplanen går vidare till sina nästa uppdrag, forskarna och ingenjörerna reflekterade över ett decennium av IceBridges viktigaste prestationer.

2009:IceBridges lansering och första flygningar

NASA:s första is, Moln, och landhöjdsatellit (ICESat) övervakad is, moln, atmosfäriska partiklar och vegetation globalt med början 2003. När ICESat närmade sig slutet av sin livstid, NASA planerade att fortsätta mäta ishöjden med flygplan tills ICESat-2 lanseras. ICESat avslutade sin tjänst i augusti 2009, och IceBridge tog över land- och havsismätningar för nästa decennium.

Antalet och modellerna av IceBridge-flygplan ändrades från år till år, och de bar mer än ett dussin instrument:från höjdkarteringslasrar och isgenomträngande radar, till optiska och infraröda kameror, till gravimetrar och magnetometrar som avslöjar information om berggrunden under isen. Förutom att bara överbrygga höjdmätningsgapet, uppdragets omfattande svit av instrument gjorde det möjligt för den att dokumentera snabba och långsamma förändringar av inlandsisen, förstå de geofysiska orsakerna till dessa förändringar, spåra årliga fluktuationer i havsisens tjocklek och förbättra beräknings- och modelleringsverktyg för forskning.

Innan IceBridge, NASA övervakade årligen sårbara områden på Grönlands isark via Arctic Ice Mapping Project (AIM). Men IceBridge överträffade vida tidigare kampanjer i storlek och omfattning, med årliga undersökningar av båda polerna, fler instrument och en längre tidsram som gjorde det möjligt att spåra förändringar över och även inom år.

Ett av IceBridges första viktiga bidrag var att kartlägga hundratals mil av jordningslinjer i både Antarktis och Grönland. Jordningslinjer är där en glaciärs botten tappar kontakten med berggrunden och börjar flyta på havsvatten – en jordningslinje som är högre än sten som isen bakom den vilar på ökar möjligheten för framtida instabil reträtt.

"Innan IceBridge, vi hade många glaciärer där vi inte hade information om deras jordningslinjer, vilket gjorde det utmanande att modellera dem och utveckla pålitliga prognoser för havsnivåhöjning, sa Michael Studinger, teamledare för instrumentet Airborne Topographic Mapper (ATM) och IceBrides projektvetare från 2010 till 2015.

Teamet kartlade 200 glaciärer längs Grönlands kustområden under deras decennium av arbete, såväl som kustområden, Grönlands inlandsis och högprioriterade områden i Antarktis. "Vi frågade, "Hur kommer det här att se ut 2030 eller om hundra år?" sa Studinger.

2011:Antarktiska glaciärsprickor och kalvningshändelser

Teamets expertis och anpassningsförmåga gjorde det möjligt för dem att snabbt ändra flygrutter efter behov. Under deras Antarktisundersökning 2011, IceBridge-forskare såg en massiv spricka i Pine Island Glacier, en av de snabbast föränderliga glaciärerna på kontinenten. De återvände senare för att studera det närmare, och sprickan producerade en ny glaciär den oktober. Denna smidighet gjorde IceBridge unikt mångsidig och lyhörd för vetenskapssamhällets behov, möjliggör mer vetenskap än deras baslinjeuppdrag.

Pine Island har blivit tunnare och mer instabil de senaste decennierna, genererar nu nya isberg nästan varje år. IceBridge övervakade Pine Island och andra antarktiska glaciärer varje år, letar efter sprickor som kan leda till isberg och använder radar och gravimetrar för att kartlägga funktioner som djupvattenkanalen under Pine Island Glacier, vilket kan föra varmt vatten till dess undersida och få det att smälta snabbare.

"Vi behöver mätningar för att förstå Antarktis is idag och modeller för att förstå dess framtid, som i slutändan påverkar oss alla via havsnivåförändringar, ", sa IceBridge-projektets forskare Joe MacGregor. "Att exakt mäta vilka antarktiska glaciärer som håller på att tunnas ut just nu – och se hur de utvecklas under flera år – hjälper oss att förbättra dessa modeller. De flesta av de största förändringarna i Antarktis is sker i Västantarktis, och tyvärr, att isen med stor sannolikhet kommer att fortsätta att tunnas ut under överskådlig framtid."

2013:Tittar under isen — vid båda polerna

Under 2013, forskare från British Antarctic Survey släppte en uppdaterad karta över berggrunden under Antarctic Ice Sheet. Modellen inkluderade ythöjd, istjocklek och berggrundstopografi från ICESat, IceBridge och uppdrag från internationella partners.

Att förstå vilken typ av sten som ligger under ett inlandsis kan ge viktiga ledtrådar om hur isen på toppen kan flyta och förändras, sa Studinger.

"Gravitation och magnetiska mätningar ger dig begränsningar för att sluta dig till vilken typ av sten du har under ett inlandsis, ", sa han. "Det spelar roll för hur och hur snabbt isen flyter. Om du har mjuk sedimentsten, det och smältvatten kan vara ett smörjmedel för en inlandsis. Kristallin sten, som granit, är svårare att förvandla till ett smörjmedel, vilket gör det mer utmanande för ett inlandsis att utveckla ett snabbt flöde."

Bären av sin egen vikt och dynamiken i marken eller vattnet under den, is flyter mot havet, så småningom flyter offshore och potentiellt bryta av i isberg, som de på Pine Island Glacier. Ju bättre forskarna förstår detta flöde, desto bättre kan de modellera hur det kan utvecklas i framtiden. IceBridges utbud av instrument som mäter toppen, mitten och botten av det antarktiska inlandsisen är unikt lämpade för att studera denna process, sa Studinger.

"Att ha alla dessa bitar av information tillsammans är otroligt värdefullt, och vi upprepar mätningarna år efter år så att vi kan se hur saker och ting förändras över tiden, ", sa han. "Det är en enorm datatillgång och något vi inte kan göra från rymden."

Ibland hjälper mätning av den osynliga berggrunden inte bara till att förklara kända processer, men ger också nya överraskningar. Forskare från University of Bristol använde årtionden av luftburen radardata, mycket av det från IceBridge, att kartlägga berggrunden under Grönlands inlandsis. De hittade en tidigare okänd kanjon som var mer än 400 miles lång och upp till en halv mil djup som skär genom den norra halvan av landet.

Forskarna tror att kanjonen - kallad Grönlands "grand canyon" - en gång kan ha varit ett flodsystem, och idag transporterar troligen subglacialt smältvatten från Grönlands inre till Ishavet.

2015:Det är vad som finns inuti (inlandsisen) som räknas

Efter att ha kartlagt berggrunden under Grönlands inlandsis, forskare riktade sin uppmärksamhet mot de mellersta lagren av isen. Med hjälp av både isgenomträngande radar och isprov tagna i fält, MacGregor och hans team skapade den första kartan över inlandsisens många lager, bildades när tusentals år av snö pressades nedåt och bildade is.

Som med alla modeller, en bättre förståelse av det förflutna innebär mer robusta förutsägelser om framtiden. Mätning av tidigare smälta, ackumulering och flöde hjälper glaciologer att förfina sina modeller av Grönlands isark framtid.

"Att få en känsla av hur gammal Grönlands is är på olika djup över hela ön gjorde att vi kunde titta in i dess förflutna, ", sa MacGregor. "Att göra 3D-kartan över Grönlands islager gjorde det möjligt för oss att upptäcka att inlandsisen har avtagit under de senaste flera tusen åren. Det gav oss också ledtrådar om hur inlandsisen har värmts tidigare, och där den kan frysas till berggrunden eller långsamt smälta istället."

2018:Färdigställande av databryggan

ICESat-2 lanserades från Kaliforniens Vandenburg Air Force Base den 15 september, 2018, raketing IceBridge in i den sista fasen av sitt uppdrag:att ansluta ICESat och ICESat-2.

IceBridge fortsatte att samla in data efter ICESat-2:s lansering, dess primära funktion är att validera den nya satellitens mätningar. Genom att utföra exakta underflygningar, där flygplan spårade satellitens omloppslinjer och gjorde samma mätningar nästan samtidigt, vetenskapsteamen kunde jämföra resultat och se till att ICESat-2:s instrument fungerade korrekt.

I vanliga fall, IceBridge-flygningar genomfördes i fullt dagsljus, för maximal synlighet. Men under satellit underflygningar, flygplanen gjorde också mätningar i skymningen, att leta efter förändringar i noggrannhet med lägre ljus. De mätte också så kallad "blåis, " eller is som inte är täckt av snö, för att bättre förstå hur lasrarna penetrerade is.

IceBridge flög ett antal europeiska satelliter under sina tio år, som ESA:s CryoSat-2 och Sentinel-3 satelliter, and overflew ground campaigns like ESA's CryoVEx campaign and the Danish PROMICE weather stations. Its precise, reliable measurements provided a standard to help other missions ensure high-quality measurements of their own.

2019:The end of an era

Under 2019, IceBridge continued flying in support of ICESat-2 for its Arctic and Antarctic campaigns. The hundreds of terabytes of data the team collected over the decade will fuel science for years to come.

"This data doesn't get old, " Studinger said. "This data set we have right now will be incredibly valuable going into the future. It's basically the only data set of its kind that we have."

"Our data is freely available to anyone, " said project manager Eugenia De Marco. "I believe that, as humans, we are stewards of this planet, and as such, it is our responsibility to take care of it. The first step in that process is to find out what's going on with the physical world so we can better address the challenges facing our planet. I believe IceBridge and the data it has collected helps answer the question of what's going on, and that is one of the biggest contributions IceBridge has provided over the years."

The campaign completed more than 900 flights between Greenland and Antarctica, and more than 150 in Alaska. While some members of the team changed over the decade, some have been with the project since its beginning.

"We had this incredible can-do attitude on both the instrument teams and the aircraft teams, " said Studinger, who was the project's first lead scientist in 2009 and worked with the mission throughout the decade. "We might have been working really long days for 11 weeks straight in Greenland, men ändå, at 5 in the morning, people step on the airplane and say hello with a big smile on their face. It really speaks to the people, who for me, were the most enjoyable part—the IceBridge family."

IceBridge finished its last polar flight on November 20, 2019. The team will complete one more set of Alaska flights in 2020.

"Operation IceBridge took what NASA had already learned how to do with planes at the poles and supersized it, with consistently successful airborne campaigns across the Arctic and Antarctic for eleven years straight, " said MacGregor. "While IceBridge was laser-focused on its primary objective—bridging the gap between ICESat and ICESat-2—it was sufficiently big and broad in scope that it generated a momentum all its own, för. IceBridge opened the door to new ways of thinking about monitoring the polar regions and enabled numerous unexpected discoveries, and brought new scientists and new data types into the fold."