כך נאס"א מודדת את עליית פני הים מהחלל

שינויי האקלים הם איום מיידי על עתידה של האנושות, אבל האקלים העולמי הוא כל כך מורכב שלעתים קרובות קשה אפילו לראות את היקף הבעיה. ייתכן שאחת הדרכים הטובות ביותר שיש לנו למדוד את שינויי האקלים היא לא מה שאתה מצפה - כי זה לא על מדידת האדמה או האטמוספרה. במקום זאת, כדי ללמוד על שינויי אקלים, עלינו למדוד את האוקיינוס.

עליית פני הים לא רק משפיעה על קהילות החוף על ידי הפחתת מסת הקרקע, אלא גם מצביעה על הנושא הרחב יותר של עליית הטמפרטורות העולמיות. המשמעות היא שעליית פני הים היא בעלת חשיבות רבה לנאס"א, אשר לא רק צופה אל עולמות אחרים, אלא גם צגים כדור הארץ מהחלל. לוויין ניטור חדש בגובה פני הים, Sentinel-6 Michael Freilich, היה הושק בנובמבר 2020 והפכה למשימת הייחוס הרשמית לעליית פני הים ב מרץ השנה, לאחר שהשתלט מקודמו, ג'ייסון-3.

כאשר Sentinel-6 לוקח על עצמו את תפקידו החדש, ויורש תאום, Sentinel-6b, ממתין בכנפיים כדי לקחת את השרביט בעת הצורך, אנו ערוכים ל-10 השנים הבאות של מדידות פני הים. אתה אפילו יכול לראות בעצמך איפה Sentinel-6 ממוקם מעל כדור הארץ עכשיו, על ידי מעקב אחריו באמצעות

דיברנו עם ג'וש וויליס ממעבדת הנעת סילון של נאס"א, מדען פרויקט של Sentinel-6 וגם של Jason-3, על איך למדוד את עליית פני הים מהחלל.

כרטיס הניקוד שלנו לשינויי אקלים

עליית פני הים חשובה לא רק כדי להבין את האוקיינוסים המשתנים. זה גם אחד הכלים החשובים ביותר שיש לנו למדידת שינויי אקלים בכללותו. "במובן מסוים, זה כרטיס ניקוד", אמר וויליס. "זה כרטיס הניקוד שלנו לאופן שבו אנחנו מסתדרים עם האקלים."

הסיבה לכך היא שחלק גדול מהטמפרטורה הממוצעת העולה של כדור הארץ בכללותו משתקפת במפלס האוקיינוסים. ישנם שלושה גורמים גדולים הנגרמים על ידי אדם התורמים לעליית פני הים: הפשרת יריעות הקרח בגרינלנד ו אנטארקטיקה, הפשרת קרחונים קטנים במקומות אחרים ברחבי העולם, והתחממות האוקיינוס ​​שגורמת לו לְהַרְחִיב. גורמים אלה תורמים בערך שליש כל אחד לעלייה הכוללת, עקב הוספה של מים נוספים אוקיינוסים כאשר קרחונים ומכסות קרח נמסים, כמו גם התרחבות המים עקב הגדלת כדור הארץ טמפרטורות. מכיוון שהאוקיינוסים מכסים כל כך הרבה מכדור הארץ, הם סופגים בסופו של דבר הרבה מהחום העודף שנוצר על ידי פעילות אנושית.

"אני חושב על עליית פני הים כאינדיקטור המובהק ביותר להתערבות אנושית באקלים", אמר וויליס. "האוקיינוסים מכסים שני שליש משטח כדור הארץ, הם סופגים 90% מהחום הנוסף הזה שהוא כולו גורם לשינויי אקלים, והם גם סופגים את כל המים שנמסים מהקרחונים והקרח גיליונות. אז הם באמת סופרים הכל במונחים של איך אנחנו משנים את האקלים בצורה הכי גדולה".

והבעיה היא לא רק שמפלס הים עולים. זה שגם קצב העלייה הזה עולה.

"קצב עליית האוקיינוסים אינו יציב. זה למעשה מתגבר", אמר וויליס. "בתחילת המאה ה-20, האוקיינוסים עלו בקצב של כשני מילימטרים בשנה. בשנות ה-90 או ה-2000, זה היה יותר כמו שלוש. ועכשיו זה כבר ארבעה וחמישה מילימטרים בשנה. אז קצב העלייה יותר מהכפיל את עצמו במאה השנים האחרונות. וזה ימשיך לגדול מהר יותר ויותר".

30 שנה של מדידות רצופות

חלק מהסיבה לכך שנתוני עליית פני הים הם בעלי ערך כה רב היא שהם יוצרים שיא ארוך טווח שנאסף מאז שנות ה-90. המדידות הגלובליות הראשונות של האוקיינוסים מהחלל החלו כאשר שוגרה משימת TOPEX/פוסידון ב-1992, ואחריה שלושת לווייני ג'ייסון, ולאחר מכן ה-Sentinel הראשון.

כדי לשמור על נתונים עקביים שניתן להשוות לאורך השנים, כל המשימות בסדרה זו הוצבו באותו מסלול כך שהם יקבלו את אותו נוף של האוקיינוסים.

בכל פעם שלווין חדש השתלט מקודמו, השניים היו טסים קרוב זה לזה במשך חודשים. זה אפשר כיול זהיר מאוד כדי להבטיח שניתן יהיה לאתר נתונים באופן עקבי על פני חמשת הלוויינים עד כה.

"זה באמת הישג מדהים מבחינת השיא שלנו במדעי האקלים", אמר וויליס.

עוד 10 שנים של מדידות

"יש לנו את השיא המדהים הזה שאורכו 30 שנה עכשיו, וסנטינל-6 נבנה כדי להאריך את השיא הזה ב-10 שנים נוספות", אמר וויליס. כדי לאפשר את 10 השנים הנוספות של תצפיות, נאס"א בנתה לא אחד אלא שני לוויינים, שניהם זהים בעצם, כך ברגע שהסנטינל-6 מייקל פרייליך שהושק לאחרונה יגיע לסוף חייו ב-2025, התאום Sentinel-6b שלו יכול לשאת על. זה יאפשר בסך הכל 40 שנים של תיעוד עקבי של עליית פני הים.

"זו הפעם הראשונה שהחלטנו כקהילה לעשות זאת לטווח ארוך - להתחייב לבצע מדידות עליית פני הים מהחלל, לא רק לוויין אחד בכל פעם", אמר. "מפלס הים לא יפסיק לעלות בזמן הקרוב, אנחנו לא נוכל להפסיק למדוד את זה, אז אנחנו צריכים לקבל את ההמשכיות הזו של מדידות במשימות".

אם נראה שללוויינים האלה יש תוחלת חיים קצרה יחסית בהשוואה למשימות לווייניות אחרות שעשויות להימשך עשרות שנים, זה קשור לגובה שבו הם פועלים. כאשר שוגרו לווייני העלייה הראשונים בגובה פני הים, לא הייתה לנו טכנולוגיה כל כך טובה קביעת המיקום של אותם לוויינים - ונתוני מיקום חשובים כדי לקבל את מפלס הים המדויק קריאות. כדי לאפשר זאת, שוגרו הלוויינים למסלול גבוה מאוד של 1,300 קילומטרים, שבו יש מעט מאוד אטמוספרה ולכן מעט מאוד הגנה מפני קרינה.

חוקרים רוצים להמשיך לשלוח לוויינים לאותו מסלול כדי להבטיח מדידות רציפות, אבל זה פירושו לקבל שהלוויינים הללו יהיו מוכי קרינה ויימשכו רק שנים ספורות יחסית כל אחד.

מכשירים על הלוויין

הדיוק של קריאותיו הוא מה שמאפשר ללוויין Sentinel-6 להיות הכלי המוכר הבינלאומי למדידת עליית פני הים. חוקרים מכל התחומים השונים וממדינות שונות הסכימו כי המדידות שנלקחו מסנטינל-6 וקודמיו ישמשו כמדידה הסטנדרטית לעליית פני הים.

המכשירים בסנטינל-6 פשוטים יחסית, רעיונית לפחות. יש את המכ"ם, ששולח גלי רדיו למטה אל פני השטח כדי למדוד את המרחק בין הלוויין לאוקיינוס, מערכות המיקום שנותנות מידע על גובה הלוויין כך שניתן להחסיר אותו ממדידות פני הים, ולאחר מכן מכשיר חשוב נוסף שנקרא מד רדיו.

הרדיומטר מודד את כמות המים באטמוספרה על ידי התבוננות בבהירות האוקיינוס. המים באטמוספרה משפיעים על גלי הרדיו ששולח המכ"ם, ולכן הרדיומטר נדרש לתקן זאת ולהבטיח רמת דיוק גבוהה למדידות פני הים.

שלושת המכשירים הללו, יחד עם המסלולים העקביים, הם מה שהופך את Sentinel-6 לשיטה המדויקת ביותר שלנו יש למדידת עליית פני הים - וזו הסיבה שהיא מספיק מדויקת כדי להיות ההתייחסות הבינלאומית משימה.

האוקיינוסים המשתנים

החלק המסובך יותר במדידת עליית פני הים הוא איך לפרש את הנתונים שנאספו על ידי הלוויין. האוקיינוסים אינם שטוחים, כך שהלוויין מבצע קריאות ממוצעות על פני שטח של כמה קילומטרים רבועים כדי לאפשר זאת.

אבל ישנם גורמים נוספים המשפיעים גם על מפלס הים. זה כולל את מזג האוויר שכן שינויים בלחץ האטמוספרי מאפשרים לים להתכסות כשהלחץ נמוך, הגאות והשפל וזרמי אוקיינוס, ואפילו כוח המשיכה של הרים תת-מימיים, הגורמים להופעת פסגות בגובה פני הים מעל אוֹתָם. החוקרים המשתמשים בנתונים מ-Sentinel-6 כדי למדוד את עליית פני הים צריכים לקחת בחשבון את הגורמים האחרים הללו על ידי התחשבות בנתונים על תנאי אטמוספירה ומפות של שדה הכבידה של האוקיינוס.

כל ההשפעות האחרות הללו יכולות לספק נתונים שימושיים לתחומי מחקר אחרים. על ידי הסתכלות על ממוצע הקריאה על פני אזור נתון, החוקרים יכולים להעריך כמה גדולים הגלים, וכמה חזקות הרוחות. הם יכולים לראות כיצד זרמים נעים באוקיינוס ​​בזמן אמת, מכיוון שזרמים גורמים לאוקיינוס ​​להטות כך שצד אחד של הזרם גבוה מהשני. הם יכולים גם לעקוב אחר פסולת או שמן כאשר הם נשפכים בים.

הלוויין גם ממשיך לאסוף נתונים בעת מעבר על פני היבשה וניתן להשתמש בנתונים אלה כדי לנטר אגמים ונהרות.

כל הנתונים שנאספים על ידי הלוויין זמינים לציבור, והם משמשים חוקרים בכל העולם ממגוון רחב של תחומים. אתה יכול למצוא את הנתונים על אתר JPL או על אתר נתוני כדור הארץ של נאס"א.

איום שינויי האקלים

עם פרויקטים כמו Sentinel-6, אנו יכולים לראות ישירות את האופן שבו האקלים שלנו משתנה עקב הפעילות שלנו כבני אדם. אנו יכולים לראות שלא רק שמפלסי הים עולים, אלא שהם עולים מהר יותר ויותר, ואין שום אינדיקציה שהשינוי הזה יאט או ייפסק בזמן הקרוב. יש בזה אימה קיומית.

"כשאנחנו צופים במה שקורה לכדור הארץ, זה מפחיד", אמר וויליס. "כבר הסענו את האקלים שלנו לטריטוריה לא מוכרת. וזה נהיה יותר ויותר לא מוכר מדי שנה".

עם זאת, הוא אינו מתייאש מעתידה של האנושות. במקום זאת, הוא מדגיש שהעתיד של הפלנטה שלנו בידיים שלנו.

"יש עדיין מקום לתקווה, כי זה משהו שאנחנו יכולים לעשות לגביו משהו", אמר וויליס. "אנחנו יודעים מה הבעיה, ואנחנו יודעים בערך איך לתקן אותה. זה לא כאילו יש מטאור ענק שהולך לכדור הארץ שימחק את כולנו. אנחנו למעשה יכולים לעשות משהו בקשר לשינויי האקלים, אנחנו רק צריכים לזמן את הרצון".

המלצות עורכים

• האם המפתח לחיים בחלל יכול להיות... מערכת תאורה טובה?
• רכבי החשמל החדשים הללו של נאס"א יסיעו את האסטרונאוטים לחלק מהדרך לירח (בערך)
• צפו בבוסטר SpaceX Falcon 9 הזה יוצא לנסיעה ה-12 שלו לחלל
• החיפוש אחר ירחים ראויים למגורים במערכת השמש מתחמם
• SpaceX מציינת את נחיתת הרקטה ה-200 עם טאצ'דאון מושלם