NASA takto meria stúpajúcu hladinu morí z vesmíru

Klimatické zmeny sú bezprostrednou hrozbou pre budúcnosť ľudstva, ale globálna klíma je taká zložitá, že je často ťažké čo i len vidieť rozsah problému. Jedným z najlepších spôsobov, ako merať zmenu klímy, nemusí byť to, čo očakávate – pretože nejde o meranie pôdy alebo atmosféry. Namiesto toho, aby sme sa dozvedeli o zmene klímy, musíme merať oceán.

Stúpanie morskej hladiny ovplyvňuje nielen pobrežné spoločenstvá znižovaním pevninskej hmoty, ale poukazuje aj na širší problém zvyšovania globálnej teploty. To znamená, že stúpanie hladiny morí má veľký význam pre NASA, ktorá sa nielen pozerá na iné svety, ale aj monitory Zem z vesmíru. Bol to nový satelit na monitorovanie hladiny mora Sentinel-6 Michael Freilich spustený v novembri 2020 a stala sa oficiálnou referenčnou misiou pre zvyšovanie hladiny morí v r marca tohto roku, po prevzatí od svojho predchodcu Jason-3.

Keďže Sentinel-6 preberá svoju novú úlohu a dvojča, Sentinel-6b, čaká na svojich krídlach, aby v prípade potreby prevzalo štafetu, sme pripravení na ďalších 10 rokov merania hladiny mora. Môžete dokonca sami vidieť, kde sa Sentinel-6 práve teraz nachádza nad Zemou, a to sledovaním pomocou Webová aplikácia NASA Eyes.

Hovorili sme s Joshom Willisom z NASA Jet Propulsion Laboratory, projektovým vedcom pre Sentinel-6 a Jason-3, o tom, ako merať stúpanie hladiny mora z vesmíru.

Naša výsledková karta pre klimatické zmeny

Stúpanie hladiny mora nie je dôležité len pre pochopenie meniacich sa oceánov. Je to tiež jeden z najcennejších nástrojov, ktoré máme na meranie zmeny klímy ako celku. "Svojím spôsobom je to bodovacia karta," povedal Willis. "Je to náš prehľad o tom, ako sme na tom s klímou."

Je to preto, že veľká časť stúpajúcej priemernej teploty planéty ako celku sa odráža na hladine oceánov. Existujú tri veľké faktory spôsobené ľudskou činnosťou, ktoré prispievajú k zvýšeniu hladiny morí: topenie ľadových štítov v Grónsku a Antarktída, topenie malých ľadovcov inde po celej zemeguli a otepľovanie oceánu, ktoré ho núti expandovať. Každý z týchto faktorov sa na celkovom náraste podieľa približne jednou tretinou v dôsledku pridania väčšieho množstva vody oceánov, keď sa roztopia ľadovce a čiapky, ako aj expanzia vody v dôsledku rastúcej globálnej teploty. Keďže oceány pokrývajú veľkú časť zemegule, nakoniec absorbujú veľa prebytočného tepla generovaného ľudskou činnosťou.

„Zvýšenie hladiny morí považujem za najjasnejší indikátor ľudského zasahovania do klímy,“ povedal Willis. „Oceány pokrývajú dve tretiny povrchu planéty, absorbujú 90 % tohto extra tepla, príčinou klimatických zmien a tiež absorbujú všetku vodu, ktorá sa topí z ľadovcov a ľadu listy. Takže skutočne počítajú všetko z hľadiska toho, ako meníme klímu tým najväčším obrazom."

A problém nie je len v tom, že hladina morí stúpa. Ide o to, že miera tohto nárastu tiež stúpa.

„Rýchlosť stúpania oceánov nie je stabilná. V skutočnosti sa zvyšuje,“ povedal Willis. „Na začiatku 20. storočia stúpali oceány rýchlosťou asi dva milimetre za rok. V 90. alebo 2000. rokoch to boli skôr tri. A teraz sú to štyri a päť milimetrov za rok. Takže tempo rastu sa za posledných sto rokov viac ako zdvojnásobilo. A bude sa naďalej zvyšovať rýchlejšie a rýchlejšie."

30 rokov nepretržitého merania

Jedným z dôvodov, prečo sú údaje o vzostupe hladiny mora také cenné, je to, že tvoria dlhodobý záznam, ktorý sa zbiera od 90. rokov minulého storočia. Prvé globálne merania oceánov z vesmíru sa začali, keď bola v roku 1992 spustená misia TOPEX/Poseidon, po ktorej nasledovali tri satelity Jason a potom prvý Sentinel.

Aby sa zachovali konzistentné údaje, ktoré možno porovnávať v priebehu rokov, všetky misie v tejto sérii boli umiestnené na rovnakú obežnú dráhu, aby mali rovnaký pohľad na oceány.

Kedykoľvek nový satelit prevzal od svojho predchodcu, dva mesiace lietali blízko seba. To umožnilo veľmi starostlivú kalibráciu, aby sa zabezpečilo konzistentné sledovanie údajov na všetkých piatich satelitoch k dnešnému dňu.

"Je to skutočne úžasný úspech, pokiaľ ide o naše klimatické vedecké záznamy," povedal Willis.

Ďalších 10 rokov meraní

"Máme tento neuveriteľný rekord, ktorý je teraz dlhý 30 rokov, a Sentinel-6 bol skonštruovaný tak, aby tento rekord predĺžil o ďalších 10 rokov," povedal Willis. Na umožnenie týchto ďalších 10 rokov pozorovaní NASA postavila nie jeden, ale dva satelity, oba v podstate identické, takže keď v roku 2025 skončí životnosť nedávno vypusteného Sentinelu-6 Michael Freilich, jeho dvojča Sentinel-6b môže cez. To umožní celkovo 40 rokov nepretržitých záznamov o stúpaní hladiny morí.

"Je to prvýkrát, čo sme sa ako komunita rozhodli urobiť to z dlhodobého hľadiska - zaviazať sa vykonávať merania nárastu hladiny morí z vesmíru, nielen po jednom satelite," povedal. "Hladina morí v dohľadnej dobe neprestane stúpať, nebudeme môcť prestať s meraním, takže musíme mať túto kontinuitu meraní naprieč misiami."

Ak sa zdá, že tieto satelity majú relatívne krátku životnosť v porovnaní s inými satelitnými misiami, ktoré môžu trvať desaťročia, súvisí to s nadmorskou výškou, v ktorej fungujú. Keď boli vypustené prvé satelity na zvýšenie hladiny mora, nemali sme takú dobrú technológiu určenie polohy týchto satelitov – a údaje o polohe sú dôležité na získanie presnej hladiny mora čítania. Aby to bolo možné, satelity boli vypustené na veľmi vysokú obežnú dráhu 1300 kilometrov, kde je veľmi málo atmosféry, a teda veľmi malá ochrana pred žiarením.

Výskumníci chcú naďalej posielať satelity na rovnakú obežnú dráhu, aby zabezpečili nepretržité merania, ale to znamená akceptovať, že tieto satelity budú ožiarené žiarením a vydržia len relatívne málo rokov každý.

Prístroje na satelite

Presnosť jeho meraní umožňuje satelitu Sentinel-6 stať sa medzinárodne uznávaným nástrojom na meranie stúpania hladiny morí. Výskumníci zo všetkých rôznych oblastí a rôznych krajín sa zhodli, že merania získané zo Sentinelu-6 a jeho predchodcov by sa použili ako štandardné meranie pre zvýšenie hladiny mora.

Prístroje na Sentineli-6 sú relatívne jednoduché, aspoň koncepčne. Je tu radar, ktorý vysiela rádiové vlny na povrch na meranie vzdialenosti medzi satelitom a oceánom, polohovacie systémy, ktoré poskytujú informácie o nadmorskej výške satelitu, aby sa dali odpočítať od meraní hladiny mora, a potom ešte jeden dôležitý nástroj, tzv. rádiometer.

Rádiometer meria množstvo vody v atmosfére pohľadom na jas oceánu. Voda v atmosfére ovplyvňuje rádiové vlny vysielané radarom, takže je potrebné, aby to korigoval rádiometer a zabezpečil vysokú úroveň presnosti meraní hladiny mora.

Tieto tri prístroje spolu s konzistentnými obežnými dráhami sú to, čo robí Sentinel-6 tou najpresnejšou metódou, akú máme my majú na meranie vzostupu hladiny mora – a preto sú dostatočne presné na to, aby boli medzinárodnou referenciou poslanie.

Meniace sa oceány

Zložitejšou časťou merania stúpania hladiny mora je spôsob interpretácie údajov zozbieraných satelitom. Oceány nie sú ploché, takže satelit spriemeruje hodnoty na ploche niekoľkých kilometrov štvorcových, aby to umožnil.

Existujú však aj iné faktory, ktoré ovplyvňujú hladinu mora. To zahŕňa počasie, pretože zmeny atmosférického tlaku umožňujú, aby sa more vynorilo, keď je tlak nízky, príliv a odliv a oceánske prúdy a dokonca aj gravitácia podmorských hôr, ktoré spôsobujú, že sa na hladine mora objavujú vrcholy ich. Výskumníci, ktorí používajú údaje zo Sentinel-6 na meranie nárastu hladiny mora, musia zohľadniť tieto ďalšie faktory tým, že zohľadnia údaje o atmosférických podmienkach a mapy gravitačného poľa oceánu.

Všetky tieto ďalšie účinky však môžu poskytnúť užitočné údaje pre iné oblasti výskumu. Ak sa pozrieme na to, koľko údajov bolo spriemerovaných v danej oblasti, vedci môžu odhadnúť, aké veľké sú vlny a aký silný je vietor. Môžu vidieť, ako sa prúdy pohybujú oceánom v reálnom čase, pretože prúdy spôsobujú, že sa oceán nakláňa, takže jedna strana prúdu je vyššia ako druhá. Môžu tiež sledovať úlomky alebo ropu, keď sa vylejú do oceánu.

Satelit tiež neustále zbiera údaje pri prechode po zemi a tieto údaje možno použiť na monitorovanie jazier a riek.

Všetky údaje zozbierané satelitom sú verejne dostupné a používajú ich výskumníci z celého sveta zo širokej škály oblastí. Údaje nájdete na webová stránka JPL alebo na Webová stránka NASA s údajmi o Zemi.

Hrozba klimatických zmien

S projektmi ako Sentinel-6 môžeme priamo vidieť, ako sa naša klíma mení v dôsledku našich ľudských aktivít. Vidíme, že nielen stúpajú hladiny morí, ale že stúpajú stále rýchlejšie a nič nenasvedčuje tomu, že by sa táto zmena v dohľadnej dobe spomalila alebo zastavila. Je v tom existenčný teror.

"Keď sledujeme, čo sa deje s planétou, je to desivé," povedal Willis. „Naše podnebie sme už zahnali na neznáme územie. A každým rokom je to stále neznámejšie."

Nad budúcnosťou ľudstva však nezúfa. Skôr zdôrazňuje, že budúcnosť našej planéty máme vo vlastných rukách.

"Stále je tu priestor na nádej, pretože toto je niečo, s čím môžeme niečo urobiť," povedal Willis. „Vieme, v čom je problém a vieme, ako ho vyriešiť. Nie je to tak, že by k Zemi smeroval obrovský meteor, ktorý nás všetkých zničí. V skutočnosti môžeme niečo urobiť s klimatickými zmenami, len musíme privolať vôľu."

Odporúčania redaktorov

• Mohol by byť kľúčom k životu vo vesmíre... dobrý systém osvetlenia?
• Tieto nové EV NASA odvezú astronautov na čiastočnú cestu na Mesiac (tak trochu)
• Pozrite si, ako tento posilňovač SpaceX Falcon 9 podnikne svoju 12. cestu do vesmíru
• Hľadanie obývateľných mesiacov v slnečnej sústave sa zahrieva
• SpaceX si pripomína 200. pristátie rakety s dokonalým pristátím