Космическият лазер на НАСА ще проследи стопяването на полюсите на Земята и изчезващия морски лед

Три сдвоени лазерни лъча на ICESat-2 s покриват полюсите по-бързо от предшественика си и при по-висока разделителна способност.

NASA s Център за космически полети Goddard

Космическият лазер на НАСА ще проследи стопяването на полюсите на Земята и изчезващия морски лед

От Пол VoosenSep 11, 2018 г., 13:00 ч

Никъде не се виждат реалностите на климатичните промени, предизвикани от хората, по-очевидни, отколкото при размразяването на полюсите на Земята. Ледовит морски лед изчезва, докато топенето на ледени покривки в Гренландия и Антарктида води до ускоряване на покачването на морското равнище. И все пак в продължение на почти десетилетие НАСА няма специален спътник, който да измерва колко високо се натрупва полярният лед и как той затихва, докато лед се топи или се плъзга в океаните.

Тази празнина ще бъде затворена с пускането на 15 септември на спътника за лед, облаци и сухопътни възвишения на 1 милиард долара (ICESat-2) от военновъздушната база Ваденберг в Калифорния. ICESat-2 ще отскача лазерна светлина от повърхността на Земята, като променя промените в надморската височина, колкото диаметърът на молив. Въпреки че мисията е наследник на името на ICESat-1, който завърши през 2010 г., многолъчевият му лазерен инструмент го поставя в различен клас, казва Тед Скамбос, глациолог от Националния център за данни за сняг и лед в Боулдър, Колорадо. Всеки сезон we ll ще получим по-добра карта от ICESat-1, правен някога.

Докато ICESat-1 притежаваше един лазерен лъч, ICESat-2 има три двойки успоредни лъчи, което му позволява да сканира по няколко пътя едновременно. (Сдвояването е необходимо за изчисляване на наклони през дадена писта, което ще помогне да се избегнат погрешни тълкувания на загубата на лед, когато леко отместване на връщащия пропуск идентифицира промените във височината.) Разделителната му способност също е много по-висока: където ICESat-1 взема показания веднъж на всеки 150 метра по протежение на пистата си ICESat-2 ще записва кота на всеки 70 сантиметра, стреляйки с лазерите си 10 000 пъти в секунда. Честото изстрелване означава, че всеки импулс е сравнително слаб; за да улови слабите отражения, сателитът използва малък телескоп, за да направи фуния на светлината към чувствителни вакуумни тръби, които могат да открият единични фотони. I ma физик, и I m все още шокиран работи, казва Торстен Маркус, ученът по проекта на мисията в НАСА,

Авансовете на ICESat-2 не са евтини. Кристалите, използвани за усилване на лазерите му, се напукаха, когато металните им опори се разшириха неочаквано. Поправянето им и разрешаването на други усложнения забавиха първоначалната дата на стартиране на 2016 г. и предизвикаха разходи за балон със стотици милиони долари.

По време на дългото чакане учените са следили полярния лед с CryoSat-2 на Европейската космическа агенция (ESA), който използва радар за откриване на височина. Но показанията му имат по-ниска разделителна способност заради по-широкия си радиолокационен лъч. НАСА също така монтира годишна самолетна кампания, наречена IceBridge, която работи добре за Гренландия, но не може да се справи с огромната ширина на Антарктида, казва Беата Ксато, дистанционно-датчик-глациолог в Университета в Буфало, част от Държавния университет в Ню Йоркска система. „За Антарктида тази разлика е наистина огромна. Ние наистина не знаем какво се е случило. "

Първа задача за ICESat-2 ще бъде да оцени празната бяла мистерия, която е Източноантарктически леден лист, най-масовият на Земята. Смята се, че изключително силен студ и висока надморска височина го предпазват от големи загуби на лед, но учените искат да разберат как снеговалежът, стопяването на леда и преместването на основата допринасят за малки промени в котата. Сателитът също ще може да надникне в пукнатините на Антарктическия полуостров, който въпреки малките си размери е отговорен за четвърт от загубата на лед на континента. „Това със сигурност ще бъде първото място, което гледам“, казва Андрю Шепърд, глациолог от университета в Лийдс в Обединеното кралство и главен научен съветник за CryoSat-2. Той отбелязва, че радарният лъч на CryoSat-2 е твърде широк, за да осигури прецизни измервания на леда в грапавите върхове на полуострова.

Учените също ще използват ICESat-2 за наблюдение на наземните линии на ледените плоскости, при които ледниците, отводняващи се към океана, първо плават без основи и се превръщат в ледени рафтове. Тези рафтове са уязвими от топене отдолу от топлите океански води, което води до заземяване на линиите, които отстъпват във вътрешността. Поради топографията на купата на основата на Антарктида, глациолозите се притесняват, че оттеглянето може да се ускори и да изложи лед на все повече вода в процеса на обратна връзка, който може да причини бърз леден срив.

Наземните линии се разкриват на повърхността на ледник чрез фини промени в наклона на леда в мястото, където ледът започва да се издига и пада с приливите и отливите. ICESat-1 може да открие заземяващи линии, но само няколко, и то само за част от годината; ICESat-2 ще ги проверява на всеки 3 месеца. „Ще добием много по-добра представа къде по-топла вода влиза под леда“, казва Хелън Фрикър, глациолог от института по океанография на Scripps в Сан Диего, Калифорния.

Ако леден шелф е на път да се срути в морето, учените ще искат веднага да съставят наблюдателна кампания. Csatho проучва как да използва данните на ICESat-2 в система за ранно предупреждение, която би открила внезапни събития на топене в близко реално време, а не година или две след това.

Когато ICESat-2 не гледа ледени покривки, той ще измерва височината на сенника на гори с голяма ширина, предоставяйки на климатолозите прокси мярка за въглерода, съхраняван в дърветата. Той също ще обедини силите си с CryoSat-2 за измерване на снега, който одеялата кацат и морски лед. Тъй като лазерната светлина отскача от снега, докато радарът се отразява от леда отдолу, комбинирането на измерванията на двата спътника може да помогне на разследващите да отделят снега от леда. В Антарктида, където дрейфовете могат да стоят близо 2 метра височина, това може да изостри измерванията на промените в дебелината на леда. НАСА и ESA вече обсъждат дали да изместят орбитата на CryoSat-2, за да създадат повече припокривания, казва Шепърд. Европейският сателит има достатъчно гориво, за да направи ход, добавя той.

Но първо, ICESat-2 трябва да достигне орбита и да покаже, че окото му към леда е толкова остро, колкото е обещано.

* Актуализация, 16 септември, 20:16 ч. ICESat-2 на НАСА успешно стартира вчера сутринта от военновъздушната база Ваденберг в Калифорния.