Ovako NASA iz svemira mjeri porast razine mora

Klimatske promjene neposredna su prijetnja budućnosti čovječanstva, ali globalna klima je toliko složena da je često teško čak i sagledati razmjere problema. Jedan od najboljih načina na koji imamo za mjerenje klimatskih promjena možda nije ono što očekujete - jer se ne radi o mjerenju tla ili atmosfere. Umjesto toga, da bismo naučili o klimatskim promjenama, moramo mjeriti ocean.

Podizanje razine mora ne utječe samo na obalne zajednice smanjenjem kopnene mase, već ukazuje i na širi problem porasta globalne temperature. To znači da je porast razine mora od velike važnosti za NASA-u, koja ne gleda samo na druge svjetove, već također monitori Zemlju iz svemira. Novi satelit za praćenje razine mora, Sentinel-6 Michael Freilich, bio je lansiran u studenom 2020 i postala službena referentna misija za porast razine mora ožujka ove godine, nakon preuzimanja od svog prethodnika, Jason-3.

S Sentinel-6 koji preuzima svoju novu ulogu i nasljednikom blizancem, Sentinel-6b, koji čeka da preuzme štafetu kada bude potrebno, spremni smo za sljedećih 10 godina mjerenja razine mora. Možete čak i sami vidjeti gdje se Sentinel-6 trenutno nalazi iznad Zemlje, prateći ga pomoću NASA-ina web aplikacija Eyes.

Razgovarali smo s Joshom Willisom iz NASA-inog Laboratorija za mlazni pogon, projektnim znanstvenikom za Sentinel-6 i Jason-3, o tome kako izmjeriti porast razine mora iz svemira.

Naša tablica rezultata za klimatske promjene

Porast razine mora nije važan samo za razumijevanje promjena oceana. To je također jedan od najvrjednijih alata koje imamo za mjerenje klimatskih promjena u cjelini. "Na neki način, to je tablica rezultata", rekao je Willis. "To je naša tablica rezultata za to kako stojimo s klimom."

To je zato što se veći dio rastuće prosječne temperature planeta kao cjeline odražava na razinu oceana. Tri su velika čimbenika uzrokovana ljudskim djelovanjem koja pridonose porastu razine mora: topljenje ledenih ploča na Grenlandu i Antarktika, topljenje malih ledenjaka drugdje diljem svijeta i zagrijavanje oceana koje uzrokuje proširiti. Svaki od ovih čimbenika doprinosi otprilike jednoj trećini ukupnom porastu, zbog dodavanja više vode oceana kada se ledenjaci i ledene kape tope, kao i širenje vode zbog povećanja globalnog temperature. Budući da oceani prekrivaju toliki dio zemaljske kugle, oni na kraju apsorbiraju mnogo viška topline koju stvara ljudska aktivnost.

"Mislim da je porast razine mora najjasniji pokazatelj ljudskog uplitanja u klimu", rekao je Willis. “Oceani prekrivaju dvije trećine površine planeta, oni apsorbiraju 90% ove dodatne topline koja je cijela uzrok klimatskih promjena, a također upijaju svu vodu koja se topi s ledenjaka i leda plahte. Dakle, oni stvarno računaju sve u smislu kako mijenjamo klimu na najširi način.”

A problem nije samo u porastu razine mora. Radi se o tome da stopa tog porasta također raste.

“Stopa porasta oceana nije stabilna. Zapravo se povećava", rekao je Willis. “Početkom 20. stoljeća oceani su rasli brzinom od oko dva milimetra godišnje. Do 90-ih ili 2000-ih, bilo je više kao tri. A sada je to četiri i pet milimetara godišnje. Dakle, stopa porasta se više nego udvostručila u posljednjih sto godina. I nastavit će se povećavati sve brže i brže."

30 godina kontinuiranog mjerenja

Dio razloga zašto su podaci o porastu razine mora tako vrijedni je to što čine dugoročnu evidenciju koja se prikuplja od 1990-ih. Prva globalna mjerenja oceana iz svemira počela su kada je 1992. godine lansirana misija TOPEX/Poseidon, zatim tri satelita Jason, a potom i prvi Sentinel.

Kako bi podaci bili dosljedni koji se mogu uspoređivati ​​kroz godine, sve misije u ovoj seriji postavljene su u istu orbitu kako bi dobile isti pogled na oceane.

Kad god bi novi satelit preuzeo dužnost od svog prethodnika, dva bi mjesecima letjela blizu jedan drugoga. To je omogućilo vrlo pažljivu kalibraciju kako bi se osiguralo dosljedno praćenje podataka na pet dosadašnjih satelita.

"To je stvarno nevjerojatno postignuće u smislu našeg rekorda klimatskih znanosti", rekao je Willis.

Još 10 godina mjerenja

"Imamo nevjerojatan rekord koji je sada dug 30 godina, a Sentinel-6 je napravljen da produži taj rekord za još 10 godina", rekao je Willis. Kako bi omogućila ovih dodatnih 10 godina promatranja, NASA je izgradila ne jedan već dva satelita, oba u biti identična, tako da nakon što nedavno lansirani Sentinel-6 Michael Freilich dođe do kraja svog životnog vijeka 2025., njegov blizanac Sentinel-6b može uzeti nad. To će omogućiti ukupno 40 godina dosljednih zapisa o porastu razine mora.

"Ovo je prvi put da smo kao zajednica odlučili ovo učiniti dugoročno - posvetiti se mjerenju porasta razine mora iz svemira, a ne samo iz jednog po jednog satelita", rekao je. "Razine mora neće prestati rasti u skorije vrijeme, nećemo moći prestati mjeriti, stoga moramo imati ovaj kontinuitet mjerenja kroz misije."

Ako se čini da ti sateliti imaju relativno kratak životni vijek u usporedbi s drugim satelitskim misijama koje bi mogle trajati desetljećima, to je povezano s visinom na kojoj rade. Kad su lansirani prvi sateliti za podizanje razine mora, nismo imali tako dobru tehnologiju određivanje položaja tih satelita – i podaci o položaju važni su za dobivanje točne razine mora čitanja. Kako bi se to omogućilo, sateliti su lansirani u vrlo visoku orbitu od 1300 kilometara, gdje ima vrlo malo atmosfere i stoga vrlo malo zaštite od zračenja.

Istraživači žele nastaviti slati satelite u istu orbitu kako bi osigurali kontinuirana mjerenja, ali to znači prihvatiti da će ti sateliti biti oštećeni radijacijom i da će trajati samo relativno nekoliko godina svaki.

Instrumenti na satelitu

Točnost njegovih očitanja ono je što omogućuje satelitu Sentinel-6 da bude međunarodno priznat alat za mjerenje porasta razine mora. Istraživači iz svih različitih područja i iz različitih zemalja složili su se da će se mjerenja uzeta sa Sentinela-6 i njegovih prethodnika koristiti kao standardna mjerenja za porast razine mora.

Instrumenti na Sentinelu-6 relativno su jednostavni, barem konceptualno. Tu je radar, koji šalje radio valove dolje na površinu kako bi izmjerio udaljenost između satelita i oceana, sustavi za pozicioniranje koji daju informacije o nadmorskoj visini satelita tako da se to može oduzeti od mjerenja razine mora, a zatim još jedan važan instrument koji se zove radiometar.

Radiometar mjeri količinu vode u atmosferi promatrajući svjetlinu oceana. Voda u atmosferi utječe na radiovalove koje šalje radar, pa je radiometar dužan to ispraviti i osigurati visoku razinu točnosti za mjerenja razine mora.

Ova tri instrumenta, zajedno s dosljednim orbitama, ono su što Sentinel-6 čini našom najpreciznijom metodom imaju za mjerenje porasta razine mora - i zato je dovoljno precizan da bude međunarodna referenca misija.

Promjenjivi oceani

Složeniji dio mjerenja porasta razine mora je kako interpretirati podatke prikupljene satelitom. Oceani nisu ravni, pa satelit izračunava prosjek očitanja na području od nekoliko četvornih kilometara kako bi to omogućio.

Ali postoje i drugi čimbenici koji također utječu na razinu mora. To uključuje vrijeme jer promjene atmosferskog tlaka dopuštaju da se more podigne kupolom kada je tlak nizak, plime oceanske struje, pa čak i gravitacija podvodnih planina, koje uzrokuju pojavu vrhova na razini mora iznad ih. Istraživači koji koriste podatke sa Sentinela-6 za mjerenje porasta razine mora moraju uzeti u obzir ove druge čimbenike uzimajući u obzir podatke o atmosferskim uvjetima i karte gravitacijskog polja oceana.

Svi ti drugi učinci ipak mogu dati korisne podatke za druga polja istraživanja. Gledajući koliki je prosjek očitanja za određeno područje, istraživači mogu procijeniti koliki su valovi i koliko su jaki vjetrovi. Oni mogu vidjeti kako se struje kreću kroz ocean u stvarnom vremenu, jer struje uzrokuju naginjanje oceana tako da je jedna strana struje viša od druge. Također mogu pratiti krhotine ili naftu kada se izliju u ocean.

Satelit također nastavlja prikupljati podatke kada prelazi kopnom i ti se podaci mogu koristiti za praćenje jezera i rijeka.

Svi podaci prikupljeni satelitom javno su dostupni, a koriste ih istraživači diljem svijeta iz najrazličitijih područja. Podatke možete pronaći na JPL web stranica ili na NASA-ina web stranica podataka o Zemlji.

Prijetnja klimatskih promjena

S projektima kao što je Sentinel-6, možemo izravno vidjeti kako se naša klima mijenja zbog naših aktivnosti kao ljudi. Vidimo da ne samo da razine mora rastu, već da rastu sve brže i brže, a nema naznaka da će se ta promjena usporiti ili zaustaviti u skorije vrijeme. Postoji egzistencijalni teror u tome.

"Dok gledamo što se događa s planetom, to je zastrašujuće", rekao je Willis. “Već smo dotjerali našu klimu u nepoznato područje. I svake godine postaje sve nepoznatiji.”

Međutim, on ne očajava zbog budućnosti čovječanstva. Naprotiv, on naglašava da je budućnost našeg planeta u našim rukama.

"Još uvijek ima mjesta za nadu, jer ovo je nešto oko čega možemo nešto učiniti", rekao je Willis. “Znamo u čemu je problem i znamo dosta toga kako ga riješiti. Nije kao da postoji divovski meteor koji ide prema Zemlji i koji će nas sve zbrisati. Mi zapravo možemo učiniti nešto po pitanju klimatskih promjena, samo moramo skupiti volju.”

Preporuke urednika

• Može li ključ za život u svemiru biti... dobar sustav rasvjete?
• Ova nova NASA-ina električna vozila vozit će astronaute dijelom puta do Mjeseca (približno)
• Pogledajte kako ovaj SpaceX Falcon 9 booster odlazi na svoju 12. vožnju u svemir
• Potraga za naseljivim mjesecima u Sunčevom sustavu se zahuktava
• SpaceX obilježava 200. slijetanje rakete savršenim dodirom