Under nästan tre decennier, en oavbruten serie satelliter har cirklat runt vår planet, flitigt mäta havsnivåer. Det kontinuerliga rekordet av havshöjder som de har byggt har hjälpt forskare att avslöja hur väderfenomen som El Niño fungerar inre och att förutsäga hur mycket havet kan inkräkta på kustlinjer runt om i världen. Nu, ingenjörer och forskare förbereder två identiska satelliter för att lägga till detta arv, utökar datauppsättningen ytterligare ett decennium.

Båda rymdfarkosterna är en del av Sentinel-6/Jason-CS (Continuity of Service) uppdrag, ett amerikanskt-europeiskt samarbete som syftar till att göra några av de mest exakta mätningarna av havsnivåer runt om i världen. Den första satelliten som startade, Sentinel-6 Michael Freilich, kommer att lyfta i november. Dess tvilling, Sentinel-6B, kommer att lanseras 2025. Båda kommer att bedöma havsnivåerna genom att skicka elektromagnetiska signaler ner till havet och mäta hur lång tid det tar för dem att återvända till rymdfarkosten.

"Detta uppdrag kommer att fortsätta det ovärderliga arbetet med att noggrant mäta havsytans höjd, "sa Karen St. Germain, direktör för NASA:s geovetenskapsavdelning. "Dessa mätningar gör det möjligt för oss att förstå och förutsäga havsnivåförändringar som kommer att påverka människor som bor i kustområden runt om i världen."

Satelliten kommer att bygga på insatser som började 1992 med lanseringen av TOPEX/Poseidon-uppdraget och som fortsatte med ytterligare tre uppdrag under åren:Jason-1, OSTM/Jason-2, och Jason-3. Sentinel-6/Jason-CS syftar till att utöka den nästan 30-åriga havsnivådatauppsättningen som dessa tidigare uppdrag byggde med ytterligare 10 år.

Att mäta havets höjd ger forskarna en indikation i realtid om hur jordens klimat förändras, sa Josh Willis, uppdragets projektforskare vid NASA:s Jet Propulsion Laboratory i södra Kalifornien. Haven absorberar cirka 90 % av överskottsvärmen från planetens värmande klimat. Havsvatten expanderar när det värms upp, vilket resulterar i ungefär en tredjedel av dagens globala genomsnittliga havsnivåhöjning. Smältande is från landbaserade källor som glaciärer och inlandsisar står för resten.

För att förstå hur stigande hav kommer att påverka mänskligheten, forskare måste veta hur snabbt detta sker, sa Willis. "Satelliter är det viktigaste verktyget för att berätta denna hastighet, " förklarade han. "De är typ av en klocka för denna smygande globala uppvärmningseffekt som kommer att översvämma kustlinjer runt om i världen och påverka hundratals miljoner människor."

För närvarande, havsnivån stiger i genomsnitt 0,13 tum (3,3 millimeter) per år, mer än dubbelt så mycket som i början av 1900-talet. "År 2050, vi kommer att ha en annan kust än vi gör idag, sa Willis.

"När fler och fler människor flyttar till kustområden, och kuststads megastäder fortsätter att utvecklas, effekterna av havsnivåförändringar kommer att bli djupare för dessa samhällen, sa Craig Donlon, uppdragsprojektforskare vid European Space Agency.

Att ställa in standarden

Informationen som Sentinel-6 Michael Freilich samlar in kommer att gå med i en datauppsättning som har blivit guldstandarden för klimatstudier från rymden. Detta beror på att kedjan av överlappande satelliter som började med TOPEX/Poseidon kontinuerligt har mätt havshöjder sedan början av 1990-talet. Den kontinuiteten är nyckeln till denna datauppsättnings framgång.

Några av de långsiktiga datamängder som klimatforskare förlitar sig på, som havstemperatur eller höjden av tidvatten, har luckor eller stora förändringar i hur data samlades in (som före och efter att satellitregistreringar började) som gör det svårt att förstå den långsiktiga klimatsignalen. Forskare måste redogöra för dessa variationer för att säkerställa att deras resultat verkligen är representativa för de fenomen de tittar på.

Satelliterna som följde TOPEX/Poseidon—Jason-1, OSTM/Jason-2, och Jason-3 – flög i samma omloppsbana som varandra, varje sjösättning innan den äldre togs ur drift. När Sentinel-6 Michael Freilich lyfter senare i år, den kommer att kretsa runt jorden 30 sekunder bakom Jason-3-satelliten, som lanserades 2016. Forskare kommer sedan att ägna ett år åt att korskalibrera data som samlats in av de två satelliterna för att säkerställa kontinuiteten i mätningarna från ett uppdrag till nästa. Ingenjörer och forskare kommer att göra samma tvärkalibrering med Sentinel-6 Michael Freilichs tvilling om fem år när föregångarens uppdrag avtar.

Utan dessa satelliter och den data de har samlat in, forskare skulle ha en mycket grövre förståelse av hastigheten för havsnivåhöjningen, liksom fenomen som El Niño. Detta är ett vädermönster som utlöses av en enorm förskjutning i vindarna som normalt blåser från öst till väst över det ekvatoriala Stilla havet. En El Niño kan förändra havsströmmar och globala vädermönster, som för med sig skyfall till sydvästra USA och utlöser torka i Asien och Australien. Dess motsvarighet, La Niña, kan ha motsatt effekt.

En av upptäckterna som kommer ur denna havsnivådatasättning är de långtgående effekter som El Niño och La Niña kan ha på världen. "År 2010, det fanns en massiv La Niña och den översvämmade i huvudsak stora delar av Australien och Sydostasien. Det regnade så mycket på land, den sänkte den globala havsnivån med en centimeter [0,4 tum], ", sa Willis. "Vi hade ingen aning om att det kunde ha en så stor inverkan på den globala havsnivån."

Den globala bild som Sentinel-6 Michael Freilich-satelliten kommer att ge, tillsammans med havsnivådata från modeller och observationsstationer, kommer att ge ovärderlig information för regeringar och lokala myndigheter som har till uppgift att planera för saker som havsnivåhöjning och stormar, sa Donlon.