NASA rumlaser vil spore Jorden s smeltestænger og forsvinde havis

ICESat-2 s tre parrede laserstråler vil dække polerne hurtigere end dens forgænger og ved højere opløsning.

NASA s Goddard Space Flight Center

NASA rumlaser vil spore Jorden s smeltestænger og forsvinde havis

Af Paul VoosenSep. 11, 2018, 13:00

Intetsteds er realiteterne af menneskedrevet klimaforandring mere synlige end ved Jorden th aw th s optøningsstænger. Arktisk havis forsvinder, mens smeltende isark i Grønland og Antarktis driver en acceleration i stigningen i havniveauet. Alligevel har NASA i næsten et årti manglet en dedikeret satellit til at måle, hvor høj polarisen er stablet og hvordan den falder ned, når isen smelter eller glider ind i verdenshavene.

Denne kløft er bestemt til at lukke med den 15. september lanceringen af ​​$ 1 milliard Ice, Cloud og land Elevation Satellite (ICESat-2) fra Vandenberg Air Force Base i Californien. ICESat-2 spretter laserlys ud fra Jorden surface surface surface s overflade og måler ændringer i dens højde så lille som diameteren på en blyant. Selvom missionen er en efterfølger, der hedder ICESat-1, der sluttede i 2010, sætter dens multibeam laserinstrument det i en anden klasse, siger Ted Scambos, en glaciolog ved National Snow & Ice Data Center i Boulder, Colorado. Hver sæson får vi et bedre kort end ICESat-1 nogensinde er lavet.

Mens ICESat-1 har en enkelt laserstråle, har ICESat-2 tre par parallelle stråler, hvilket gør det muligt for den at scanne langs flere stier på én gang. (Parringerne er nødvendige for at beregne skråninger over et givet spor, hvilket vil hjælpe med at undgå fejlagtige fortolkninger af istab, når et let forskudt returkort identificerer ændringer i højden.) Dens opløsning er også langt højere: hvor ICESat-1 tog målinger hver 150 meter på sin bane vil ICESat-2 registrere højder hver 70 centimeter og skyde sine lasere 10.000 gange i sekundet. Den hyppige fyring betyder, at hver puls er relativt svag; For at fange de svage reflektioner bruger satellitten et lille teleskop til at tragt lys til følsomme vakuumrør, der kan detektere enkeltfotoner. I ma fysiker, og I m er stadig chokeret over at det fungerer, siger Thorsten Markus, missionen s projektforsker ved NASA s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland .

ICESat-2 s fremskridt kom ikke billigt. Krystaller bruges til at forstærke dets lasere knækkede, når deres metalliske monteringer udvides uventet. At reparere dem og tackle andre komplikationer forsinkede den oprindelige lanceringsdato i 2016 og medførte omkostninger til ballon med hundreder af millioner af dollars.

I løbet af den lange ventetid holdt forskere øje med polær is med Det Europæiske Rumorganisations (ESA'er) CryoSat-2, der bruger radar til at registrere højde. Men dens aflæsninger har lavere opløsning på grund af dens bredere radarstråle. NASA monterede også en årlig flybaseret kampagne kaldet IceBridge, der fungerede godt for Grønland, men ikke kunne klare den store vidde i Antarktis, siger Beata Csatho, en fjernfølende glaciolog ved universitetet i Buffalo, en del af State University of New York-system. ”For Antarktis er dette hul virkelig stort. Vi ved virkelig ikke, hvad der er sket. ”

En første opgave for ICESat-2 vil være at vurdere det blanke hvide mysterium, som er det østantarktiske isark, Jordens mest massive. Ekstrem kulde og høj højde antages at beskytte den mod store istab, men forskere ønsker at forstå, hvordan snefald, smeltende is og skiftende grundfjeld bidrager til små ændringer i højden. Satellitten vil også være i stand til at kigge ind i kragerne på den Antarktiske halvø, som på trods af sin lille størrelse er ansvarlig for en fjerdedel af kontinentets istab. ”Det vil bestemt være det første sted, jeg ser ud, ” siger Andrew Shepherd, en glaciolog ved University of Leeds i Storbritannien og vigtigste videnskabelige rådgiver for CryoSat-2. Han bemærker, at CryoSat-2s radarstråle er for bred til at levere præcise ismålinger inden for halvøens barske bjergtoppe.

Videnskabsfolk vil også bruge ICESat-2 til at overvåge islags jordforbindelseslinjer, hvor gletsjere, der dræner til havet, først flyder fri for bjerggrunden og bliver til ishylder. Disse hylder er sårbare over for at smelte nedenunder af varme havvand, hvilket får jordbundslinier til at trække sig tilbage i landet. På grund af den skålformede topografi af Antarktis grundgrund, bekymrer glaciologer, at tilbagetoget kan accelerere og udsætte is for stadig mere vand i en feedbackproces, der kan forårsage hurtig is kollaps.

Jordforbindelseslinjer afslører sig ved overfladen af ​​en gletsjer ved subtile ændringer i ishældningen på det sted, hvor isen begynder at stige og falde med tidevandet. ICESat-1 kunne registrere jordforbindelseslinjer, men kun få og kun for en del af året; ICESat-2 tjekker dem hver 3. måned. ”Vi får en meget bedre idé, hvor varmere vand kommer ind under isen, ” siger Helen Fricker, en glaciolog ved Scripps Institution of Oceanography i San Diego, Californien.

Hvis en ishylde er ved at kollapse i havet, vil forskere med det samme sammensætte en observationskampagne. Csatho undersøger, hvordan man bruger ICESat-2-data i et tidligt advarselssystem, der kan opdage pludselige smeltebegivenheder i næsten realtid, snarere end et år eller to bagefter.

Når ICESat-2 ikke ser isflader, måler den baldakinhøjden af ​​skove med høj breddegrad og giver klimaforskerne et proxyforhold for det kulstof, der er opbevaret i træer. Det vil også slå sig sammen med CryoSat-2 for at måle sneen, der tæpper land og havis. Fordi laserlys springer ud af sneen, mens radaren reflekteres fra isen nedenfor, kan det at kombinere de to satelliters målinger hjælpe efterforskere med at skille sneen fra isen. I Antarktis, hvor drifter kan være næsten 2 meter høje, kan det skærpe målinger af ændringer i istykkelse. NASA og ESA diskuterer allerede, om CryoSat-2's kredsløb skal skiftes for at skabe flere overlapninger, siger Shepherd. Den europæiske satellit har nok brændstof til at flytte, tilføjer han.

Men først skal ICESat-2 nå bane og vise, at dens øje på isen er så skarp som lovet.

* Opdatering 16. september kl. 20.16 : NASAs ICESat-2 blev lanceret i går formiddag fra Vandenberg Air Force Base i Californien.