Havsis spelar en viktig roll i det globala klimatet. Till exempel, det hjälper till att upprätthålla jordens energibalans samtidigt som det hjälper till att hålla polarområdena svala genom att reflektera infallande solljus tillbaka ut i rymden. Det håller också luften sval genom att bilda en isolerande barriär mellan den kalla luften ovanför och det varmare havsvattnet nedanför. Kredit:J. Harbeck/IceBridge
Is spelar en avgörande roll för att hålla jordens klimat svalt, men vår snabbt värmande värld tar ut sin rätt och isen är i allmänhet på tillbakagång. I mer än 10 år, ESA:s CryoSat har lämnat tillbaka kritisk information om hur höjden på våra ömtåliga isfält förändras. Ändå, för att få ännu bättre insikt, ESA har ägnat de senaste två veckorna åt att knuffa CryoSat in i en högre bana för att synkronisera den med NASA:s ICESat-2 så att forskare kan dra nytta av samtidiga mätningar från olika rymdsensorer.
CryoSat bär en radarhöjdmätare och NASA:s ICESat-2 bär en laser. Båda instrumenten mäter ishöjden genom att avge en signal och tajma hur lång tid det tar för signalen att studsa från isytan och återvända till satelliten. Att känna till höjden på isen gör det möjligt för forskare att beräkna dess tjocklek.
Dock, snö kan byggas upp ovanpå isen och kan dölja isens verkliga tjocklek.
Medan CryoSats radar tränger igenom snölagret och reflekteras nära isen nedanför, ICESat-2:s laser reflekteras från toppen av snölagret. Att kombinera samtidiga satellitlaser- och radaravläsningar gör att snödjupet kan mätas direkt från rymden för första gången.
Att känna till djupet på den överliggande snön kommer att förbättra noggrannheten i mätningar av havsistjocklek och förbättra vår kunskap om hur snö och is ytor, med olika fysikaliska egenskaper, sprida tillbaka signalen från instrumenten.
ESA:s CryoSat uppdragschef, Tommaso Parrinello, säger, "Idén att ha CryoSats omloppsbana i linje med den för NASA:s ICESat-2 går tillbaka några år nu. Det har tagit mycket planering och är ett betydande åtagande, något vi inte gjort tidigare.
"Att anpassa CryoSat med ICESat-2 är som att ha en satellit med två instrument."
ICESat-2 kretsar runt på en höjd av cirka 500 km och CryoSat brukade kretsa runt en höjd av cirka 720 km.
Två veckor sedan, Flygoperatörer vid ESA:s operationscenter för rymdfarkoster i Tyskland började försiktigt avfyra CryoSats propeller för att höja dess omloppsbana med nästan 1 km för att få den i synk med ICESat-2.
Ignacio Clerigo, ESA:s operativa chef för rymdfarkoster CryoSat, förklarade, "CryoSat omloppsbana var mycket högre och långsammare än ICESat-2, så vi kunde inte anpassa dem genom att ha dem i omloppsbana i tandem. Istället, vi höjde CryoSat med 900 m genom en serie av 15 exakt tidsinställda thrusterbrännskador. De två satelliterna kommer nu att överlappa var 19:e omloppsbana av CryoSat och 20:e omloppsbana för ICESat-2."
Eftersom havsis flyter i havet, strömmar och vind flyttar runt den. Under normala omständigheter, de två satelliterna skulle göra mätningar över samma plats med ett antal timmars mellanrum, så det kan vara olika is under deras normala omloppsbanor.
ESA:s Earth Explorer CryoSat-uppdrag är tillägnad exakt övervakning av förändringar i tjockleken på marin is som flyter i polarhaven och variationer i tjockleken på de enorma inlandsisar som täcker Grönland och Antarktis. Satelliten flyger på en höjd av drygt 700 km. , når breddgraderna 88° nord och syd, för att maximera sin täckning av stolparna. Dess huvudsakliga nyttolast är ett instrument som kallas Synthetic Aperture Interferometric Radar Altimeter (SIRAL). Tidigare radarhöjdmätare hade optimerats för operationer över havet och land, men SIRAL är den första sensorn i sitt slag designad för is, mäter förändringar i utkanten av stora inlandsisar och flytande is i polarhaven. Kredit:ESA/AOES Medialab
NASA:s ICESat-2 (förkortning för Ice, Cloud and land Elevation Satellite) använder lasrar och ett mycket exakt detekteringsinstrument för att mäta höjden av jordens yta. Genom att tajma hur lång tid det tar laserstrålar att resa från satelliten till jorden och tillbaka, forskare kan beräkna höjden på glaciärer, havs is, skogar, sjöar och mer – inklusive de föränderliga inlandsisarna på Grönland och Antarktis. Kredit:NASA Goddard Flight Center
Dr Parrinello fortsatte, "Genom att höja CryoSats omloppsbana hittar vi denna sweet spot där de två satelliterna var 1,5 dag passerar över områden i polarområdena ungefär samtidigt. Dessa få minuter av nästan sammanfallande mätningar kommer att vara nyckeln för att studera havsis. CryoSat kommer att finnas kvar i denna kretsa nu tills uppdraget är över."
Josef Aschbacher, ESA:s chef för jordobservationsprogram, anmärkte, "Att ha båda byråernas satelliter inriktade i omloppsbana är ett underbart exempel på att våra organisationer arbetar tillsammans för att ge större fördelar för vetenskapen. Dessa sammanfallande mätningar kommer att bli mycket viktiga för forskare som studerar vår föränderliga värld."
Havsis spelar en viktig roll i det globala klimatet. Till exempel, det hjälper till att upprätthålla jordens energibalans samtidigt som det hjälper till att hålla polarområdena svala genom att reflektera infallande solljus tillbaka ut i rymden. Det håller också luften sval genom att bilda en isolerande barriär mellan den kalla luften ovanför och det varmare havsvattnet nedanför.
Denna nya information kan hjälpa till att förbättra klimatmodeller, särskilt för Antarktis. De modeller som forskare för närvarande använder för att mäta snödjup när de beräknar havsis fungerar ganska bra för Arktis, men mindre för Antarktis.
Det kan också hjälpa till att ta itu med den svåra uppgiften att mäta havsis på sommaren. Vid varmare väder, dammar av smältvatten på isen svämmar över signalen från CryoSat, men ICESat-2 har precisionen att upptäcka dessa dammar och skilja mellan dem och rasterna mellan isflak.
