Näin NASA mittaa merenpinnan nousua avaruudesta

Ilmastonmuutos on välitön uhka ihmiskunnan tulevaisuudelle, mutta globaali ilmasto on niin monimutkainen, että ongelman laajuutta on usein vaikea edes nähdä. Yksi parhaista tavoista mitata ilmastonmuutosta ei ehkä ole se, mitä odotat – koska kyse ei ole maan tai ilmakehän mittaamisesta. Sen sijaan, jotta voimme oppia ilmastonmuutoksesta, meidän on mitattava valtameri.

Merenpinnan nousu ei vaikuta pelkästään rannikkoyhteisöihin vähentämällä maamassaa, vaan se osoittaa myös laajemman ongelman maapallon lämpötilan noususta. Tämä tarkoittaa, että merenpinnan nousu on erittäin tärkeää NASA: lle, joka ei vain katso muihin maailmoihin, vaan myös monitorit maapallo avaruudesta. Uusi merenpinnan seurantasatelliitti, Sentinel-6 Michael Freilich, oli otettiin käyttöön marraskuussa 2020 ja siitä tuli virallinen merenpinnan nousun vertailutehtävä maaliskuuta tänä vuonnaotettuaan vallan edeltäjältään Jason-3:lta.

Kun Sentinel-6 ottaa uuden roolinsa ja kaksoisseuraaja Sentinel-6b odottaa siivillään ottaakseen viestikapula tarvittaessa, olemme valmiita seuraavan 10 vuoden merenpinnan mittauksiin. Voit jopa nähdä itse, missä Sentinel-6 sijaitsee maan päällä juuri nyt, seuraamalla sitä käyttämällä NASAn Eyes -verkkosovellus.

Puhuimme NASAn Jet Propulsion Laboratoryn Josh Willisin kanssa, joka on sekä Sentinel-6:n että Jason-3:n projektitutkija, merenpinnan nousun mittaamisesta avaruudesta.

Ilmastonmuutoksen tuloskorttimme

Merenpinnan nousu ei ole tärkeää vain valtamerten muuttumisen ymmärtämiseksi. Se on myös yksi arvokkaimmista työkaluistamme ilmastonmuutoksen mittaamiseen kokonaisuutena. "Se on tavallaan tuloskortti", Willis sanoi. "Se on tuloskorttimme siitä, miten meillä menee ilmaston kanssa."

Tämä johtuu siitä, että suuri osa koko planeetan keskilämpötilan noususta heijastuu valtamerten tasoon. Merenpinnan nousuun vaikuttaa kolme suurta ihmisen aiheuttamaa tekijää: Grönlannin jäätiköiden sulaminen ja Etelämanner, pienten jäätiköiden sulaminen muualla maailmassa ja valtameren lämpeneminen, joka aiheuttaa sen laajentaa. Nämä tekijät vaikuttavat kukin noin kolmanneksen kokonaisnousuun, koska vettä lisätään enemmän valtameret, kun jäätiköt ja jääpeitteet sulavat, sekä veden laajeneminen globaalin lisääntymisen vuoksi lämpötilat. Koska valtameret peittävät niin suuren osan maapallosta, ne imevät itseensä paljon ihmisen toiminnan tuottamaa ylimääräistä lämpöä.

"Mielestäni merenpinnan nousu on selkein indikaattori ihmisen puuttumisesta ilmastoon", Willis sanoi. "Valtameret peittävät kaksi kolmasosaa planeetan pinnasta, ne imevät 90% tästä ylimääräisestä lämmöstä. ilmastonmuutoksen syy, ja ne myös imevät itseensä kaiken jäätiköistä ja jäästä sulavan veden lakanat. Joten he todella laskevat kaiken sen suhteen, kuinka muutamme ilmastoa mitä isoimmalla tavalla."

Eikä ongelma ole vain merenpinnan nousu. Kyse on siitä, että nousuvauhti on myös nousussa.

"Valtamerten nousuvauhti ei ole tasaista. Se itse asiassa kasvaa", Willis sanoi. ”1900-luvun alussa valtameret nousivat noin kaksi millimetriä vuodessa. 90- tai 2000-luvulla se oli enemmän kuin kolme. Ja nyt se on ollut neljä ja viisi millimetriä vuodessa. Kasvuvauhti on siis yli kaksinkertaistunut viimeisen sadan vuoden aikana. Ja se tulee kasvamaan yhä nopeammin."

30 vuotta jatkuvia mittauksia

Merenpinnan nousutietojen arvokkuus johtuu osittain siitä, että se muodostaa pitkän aikavälin ennätyksen, jota on kerätty 1990-luvulta lähtien. Ensimmäiset maailmanlaajuiset valtamerten mittaukset avaruudesta alkoivat, kun TOPEX/Poseidon-operaatio laukaistiin vuonna 1992, jota seurasi kolme Jason-satelliittia ja sitten ensimmäinen Sentinel.

Jotta vertailukelpoiset tiedot säilyisivät johdonmukaisina eri vuosien välillä, kaikki tämän sarjan tehtävät on sijoitettu samalle kiertoradalle, jotta niillä on sama näkymä valtameristä.

Aina kun uusi satelliitti otti vallan edeltäjästään, ne kaksi lensivät lähellä toisiaan kuukausia. Tämä mahdollisti erittäin huolellisen kalibroinnin sen varmistamiseksi, että tiedot voidaan jäljittää johdonmukaisesti viiden tähän mennessä satelliitin välillä.

"Se on todella hämmästyttävä saavutus ilmastotieteen ennätystemme kannalta", Willis sanoi.

Vielä 10 vuotta mittauksia

"Meillä on tämä uskomaton ennätys, joka on nyt 30 vuotta pitkä, ja Sentinel-6 rakennettiin jatkamaan tätä ennätystä vielä 10 vuodella", Willis sanoi. Mahdollistaakseen nämä 10 vuoden lisähavainnot NASA rakensi ei yhden vaan kaksi satelliittia, jotka molemmat olivat olennaisesti identtisiä. Kun äskettäin lanseerattu Sentinel-6 Michael Freilich tulee käyttöikänsä päähän vuonna 2025, sen kaksois Sentinel-6b voi kestää yli. Tämä mahdollistaa yhteensä 40 vuoden johdonmukaiset merenpinnan nousun tiedot.

"Tämä on ensimmäinen kerta, kun yhteisönä päätimme tehdä tämän pitkällä aikavälillä - sitoutua tekemään merenpinnan nousumittauksia avaruudesta, ei vain yhdestä satelliitista kerrallaan", hän sanoi. "Merenpinnan nousu ei lakkaa pian, emme voi lopettaa sen mittaamista, joten meillä on oltava tämä mittausten jatkuvuus tehtävien välillä."

Jos näyttää siltä, ​​​​että näillä satelliiteilla on suhteellisen lyhyt elinajanodote verrattuna muihin satelliittitehtäviin, jotka saattavat kestää vuosikymmeniä, se liittyy korkeuteen, jolla ne toimivat. Kun ensimmäiset merenpinnan noususatelliitit laukaistiin, meillä ei ollut niin hyvää tekniikkaa satelliittien sijainnin määrittäminen – ja paikannustiedot ovat tärkeitä tarkan merenpinnan saamiseksi lukemat. Tämän mahdollistamiseksi satelliitit laukaistiin erittäin korkealle 1 300 kilometrin kiertoradalle, jossa on hyvin vähän ilmakehää ja siksi hyvin vähän suojausta säteilyltä.

Tutkijat haluavat edelleen lähettää satelliitteja tälle samalle kiertoradalle varmistaakseen jatkuvien mittausten, mutta se Tämä tarkoittaa, että hyväksytään, että nämä satelliitit kärsivät säteilystä ja kestävät vain suhteellisen muutaman vuoden jokainen.

Instrumentit satelliitissa

Sen lukemien tarkkuus mahdollistaa sen, että Sentinel-6-satelliitti on kansainvälisesti tunnustettu työkalu merenpinnan nousun mittaamiseen. Tutkijat eri aloilta ja eri maista ovat sopineet, että Sentinel-6:sta ja sen edeltäjistä otettuja mittauksia käytettäisiin merenpinnan nousun standardimittauksena.

Sentinel-6:n instrumentit ovat suhteellisen yksinkertaisia, ainakin käsitteellisesti. Siellä on tutka, joka lähettää radioaaltoja alas pintaan mittaamaan satelliitin ja valtameren välistä etäisyyttä, paikannusjärjestelmät, jotka antavat tiedot satelliitin korkeudesta, jotta se voidaan vähentää merenpinnan mittauksista, ja sitten vielä yksi tärkeä instrumentti, radiometri.

Radiometri mittaa ilmakehän veden määrää katsomalla valtameren kirkkautta. Ilmakehässä oleva vesi vaikuttaa tutkan lähettämiin radioaaltoihin, joten radiometriä vaaditaan korjaamaan tämä ja varmistamaan merenpinnan mittausten korkea tarkkuus.

Nämä kolme instrumenttia ja johdonmukaiset kiertoradat tekevät Sentinel-6:sta tarkimman menetelmämme on merenpinnan nousun mittaamiseen – ja siksi se on riittävän tarkka kansainvälisenä vertailukohtana tehtävä.

Vaihtuvia valtameriä

Merenpinnan nousun mittaamisen monimutkaisempi osa on satelliitin keräämien tietojen tulkitseminen. Valtameret eivät ole litteitä, joten satelliitti laskee lukemat useiden neliökilometrien alueelta tämän mahdollistamiseksi.

Mutta on myös muita tekijöitä, jotka vaikuttavat merenpintaan. Tämä sisältää sään, koska ilmanpaineen muutokset sallivat meren kuplimisen, kun paine on alhainen, vuorovedet ja valtamerivirrat ja jopa vedenalaisten vuorten painovoima, jotka saavat huippuja ilmestymään merenpinnan yläpuolelle niitä. Sentinel-6:n tietoja merenpinnan nousun mittaamiseen käyttävien tutkijoiden on otettava huomioon nämä muut tekijät ottamalla huomioon ilmakehän olosuhteet ja karttoja valtameren painovoimakentästä.

Kaikki nämä muut vaikutukset voivat kuitenkin antaa hyödyllistä tietoa muille tutkimusaloille. Tarkastelemalla, kuinka paljon lukema on keskiarvotettu tietyltä alueelta, tutkijat voivat arvioida, kuinka suuria aallot ovat ja kuinka voimakkaat tuulet ovat. He voivat nähdä kuinka virtaukset liikkuvat valtameren läpi reaaliajassa, koska virrat saavat valtameren kallistumaan niin, että virran toinen puoli on korkeampi kuin toinen. Ne voivat myös jäljittää roskia tai öljyä, kun niitä roiskuu mereen.

Satelliitti kerää tietoja myös maan yli kulkiessaan, ja tätä dataa voidaan käyttää järvien ja jokien tarkkailuun.

Kaikki satelliitin keräämä data on julkisesti saatavilla, ja sitä käyttävät tutkijat ympäri maailmaa monilta eri aloilta. Tiedot löydät osoitteesta JPL: n verkkosivusto tai päällä NASAn Earth data -sivusto.

Ilmastonmuutoksen uhka

Sentinel-6:n kaltaisten hankkeiden avulla voimme nähdä suoraan, miten ilmastomme muuttuu ihmistoiminnamme vuoksi. Voimme nähdä, että merenpinta ei vain nouse, vaan se nousee yhä nopeammin, eikä mikään viittaa siihen, että tämä muutos hidastuu tai pysähtyisi lähiaikoina. Siinä on eksistentiaalinen kauhu.

"Kun katsomme mitä planeetalle tapahtuu, se on pelottavaa", Willis sanoi. "Olemme jo ajaneet ilmastomme tuntemattomalle alueelle. Ja se menee vuosi vuodelta yhä tuntemattomammaksi."

Hän ei kuitenkaan ole epätoivoinen ihmiskunnan tulevaisuuden suhteen. Pikemminkin hän korostaa, että planeettamme tulevaisuus on omissa käsissämme.

"Toivolle on vielä tilaa, koska tälle voimme tehdä jotain", Willis sanoi. "Tiedämme, mikä ongelma on, ja tiedämme melko paljon, kuinka se korjataan. Ei ole kuin jättimäinen meteori, joka on matkalla Maahan, pyyhkii meidät kaikki pois. Voimme itse asiassa tehdä jotain ilmastonmuutokselle, meidän täytyy vain koota tahtoa.

Toimittajien suositukset

• Voisiko avaruudessa asumisen avain olla … hyvä valaistusjärjestelmä?
• Nämä uudet NASAn sähköautot ajavat astronautit osan matkaan kuuhun (ikään kuin)
• Katso, että tämä SpaceX Falcon 9 -tehostin lähtee 12. kerran avaruuteen
• Asumiskelpoisten kuuiden etsiminen aurinkokunnasta on kuumenemassa
• SpaceX viettää 200. raketin laskua täydellisellä kosketuksella