นี่คือวิธีที่ NASA วัดระดับน้ำทะเลที่เพิ่มขึ้นจากอวกาศ

การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศเป็นภัยคุกคามที่ใกล้จะเกิดขึ้นต่ออนาคตของมนุษยชาติ แต่สภาพภูมิอากาศโลกมีความซับซ้อนมากจนยากจะมองเห็นขนาดของปัญหา หนึ่งในวิธีที่ดีที่สุดที่เราต้องวัดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศอาจไม่ใช่สิ่งที่คุณคาดหวัง เนื่องจากไม่ได้เกี่ยวกับการวัดพื้นดินหรือบรรยากาศ หากต้องการเรียนรู้เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ เราจำเป็นต้องวัดมหาสมุทรแทน

การเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลไม่เพียงแต่ส่งผลกระทบต่อชุมชนชายฝั่งโดยการลดมวลดิน แต่ยังบ่งบอกถึงปัญหาที่กว้างขึ้นของอุณหภูมิโลกที่สูงขึ้น นั่นหมายถึงการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อ NASA ซึ่งไม่เพียงแต่มองไปยังโลกอื่นเท่านั้น แต่ยังรวมถึง จอภาพ โลกจากอวกาศ ดาวเทียมติดตามระดับน้ำทะเลดวงใหม่ Sentinel-6 Michael Freilich เปิดตัวในเดือนพฤศจิกายน 2020 และกลายเป็นภารกิจอ้างอิงอย่างเป็นทางการสำหรับการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเล มีนาคมปีนี้หลังจากรับช่วงต่อจากรุ่นก่อน Jason-3

เมื่อ Sentinel-6 เข้ามามีบทบาทใหม่ และผู้สืบทอดฝาแฝด Sentinel-6b กำลังรออยู่ในปีกเพื่อหยิบกระบองเมื่อจำเป็น เราก็มีกำหนดสำหรับการตรวจวัดระดับน้ำทะเลในอีก 10 ปีข้างหน้า คุณสามารถดูด้วยตัวเองว่า Sentinel-6 อยู่ที่ไหนบนโลกในขณะนี้ โดยการติดตามโดยใช้ เว็บแอปพลิเคชัน Eyes ของ NASA.

เราได้พูดคุยกับ Josh Willis จาก Jet Propulsion Laboratory ของ NASA ซึ่งเป็นนักวิทยาศาสตร์โครงการของทั้ง Sentinel-6 และ Jason-3 เกี่ยวกับวิธีการวัดระดับน้ำทะเลที่เพิ่มขึ้นจากอวกาศ

ตารางสรุปสถิติของเราเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

ระดับน้ำทะเลที่เพิ่มขึ้นไม่เพียงแต่สำคัญต่อการทำความเข้าใจการเปลี่ยนแปลงของมหาสมุทรเท่านั้น นอกจากนี้ยังเป็นหนึ่งในเครื่องมือที่มีค่าที่สุดที่เรามีในการวัดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโดยรวม “ในแง่หนึ่ง มันเป็นดัชนีชี้วัด” วิลลิสกล่าว “มันเป็นดัชนีชี้วัดของเราว่าเราจัดการกับสภาพอากาศอย่างไร”

นั่นเป็นเพราะอุณหภูมิเฉลี่ยที่เพิ่มขึ้นของโลกโดยรวมส่วนใหญ่สะท้อนจากระดับมหาสมุทร มีปัจจัยสำคัญสามประการจากมนุษย์ที่ส่งผลให้ระดับน้ำทะเลเพิ่มสูงขึ้น ได้แก่ การละลายของแผ่นน้ำแข็งในกรีนแลนด์ และ แอนตาร์กติกา การละลายของธารน้ำแข็งขนาดเล็กที่อื่นๆ ทั่วโลก และภาวะโลกร้อนของมหาสมุทรที่เป็นสาเหตุให้เกิด ขยาย. ปัจจัยเหล่านี้มีส่วนทำให้เพิ่มขึ้นประมาณหนึ่งในสามของแต่ละคน เนื่องจากมีน้ำเพิ่มมากขึ้น มหาสมุทรเมื่อธารน้ำแข็งและแผ่นน้ำแข็งละลาย รวมถึงการขยายตัวของน้ำเนื่องจากการเพิ่มขึ้นทั่วโลก อุณหภูมิ เนื่องจากมหาสมุทรครอบคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของโลก พวกมันจึงดูดซับความร้อนส่วนเกินที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์จำนวนมาก

“ผมคิดว่าระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้นเป็นตัวบ่งชี้ที่ชัดเจนที่สุดถึงการแทรกแซงของมนุษย์ต่อสภาพอากาศ” วิลลิสกล่าว “มหาสมุทรครอบคลุมสองในสามของพื้นผิวโลก โดยพวกมันดูดซับความร้อนพิเศษนี้ได้ถึง 90% นั่นคือทั้งหมด ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และยังดูดซับน้ำทั้งหมดที่ละลายจากธารน้ำแข็งและน้ำแข็งอีกด้วย แผ่นงาน ดังนั้นพวกเขาจึงนับทุกสิ่งทุกอย่างในแง่ของวิธีที่เราเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศในภาพรวมมากที่สุด”

และปัญหาไม่ใช่แค่ว่าระดับน้ำทะเลสูงขึ้นเท่านั้น นั่นคืออัตราการเพิ่มขึ้นนั้นก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

“อัตราการเพิ่มขึ้นของมหาสมุทรไม่คงที่ มันเพิ่มขึ้นจริงๆ” วิลลิสกล่าว “ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 มหาสมุทรมีการเพิ่มขึ้นของอัตราประมาณสองมิลลิเมตรต่อปี ในช่วงทศวรรษที่ 90 หรือ 2000 มันเป็นเหมือนสามมากกว่า และตอนนี้ก็เป็นสี่และห้ามิลลิเมตรต่อปีแล้ว ดังนั้นอัตราการเพิ่มขึ้นจึงเพิ่มขึ้นมากกว่าสองเท่าในช่วงร้อยปีที่ผ่านมา และมันจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เร็วขึ้นเรื่อยๆ”

30 ปีแห่งการวัดอย่างต่อเนื่อง

เหตุผลส่วนหนึ่งที่ทำให้ข้อมูลการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลมีคุณค่ามากก็คือ เป็นการบันทึกระยะยาวที่รวบรวมมาตั้งแต่ปี 1990 การตรวจวัดมหาสมุทรทั่วโลกครั้งแรกจากอวกาศเริ่มต้นขึ้นเมื่อภารกิจ TOPEX/โพไซดอนเปิดตัวในปี 1992 ตามด้วยดาวเทียมเจสันสามดวง และจากนั้นก็มีเซนติเนลดวงแรก

เพื่อเก็บข้อมูลที่สอดคล้องกันซึ่งสามารถเปรียบเทียบได้ตลอดหลายปีที่ผ่านมา ภารกิจทั้งหมดในชุดนี้จึงถูกจัดวางไว้ในวงโคจรเดียวกันเพื่อให้ได้รับมุมมองที่เหมือนกันของมหาสมุทร

เมื่อใดก็ตามที่ดาวเทียมดวงใหม่เข้ามาแทนที่ดาวเทียมรุ่นก่อน ทั้งสองจะบินใกล้กันเป็นเวลาหลายเดือน ซึ่งทำให้มีการสอบเทียบอย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลสามารถติดตามผ่านดาวเทียมทั้งห้าดวงได้อย่างสม่ำเสมอจนถึงปัจจุบัน

“นับเป็นความสำเร็จที่น่าทึ่งจริงๆ ในแง่ของบันทึกทางวิทยาศาสตร์ภูมิอากาศของเรา” วิลลิสกล่าว

อีก 10 ปีแห่งการวัด

“เรามีสถิติอันน่าทึ่งนี้ซึ่งมีอายุยาวนานถึง 30 ปีแล้ว และ Sentinel-6 ถูกสร้างขึ้นเพื่อขยายสถิตินั้นออกไปอีก 10 ปี” วิลลิสกล่าว เพื่อให้สามารถสังเกตการณ์เพิ่มเติมได้อีก 10 ปี NASA ได้สร้างดาวเทียมไม่เพียงแค่หนึ่งดวง แต่มีสองดวง ซึ่งทั้งสองดวงมีความเหมือนกัน ดังนั้น เมื่อ Sentinel-6 Michael Freilich ที่เพิ่งเปิดตัวเมื่อเร็ว ๆ นี้มาถึงจุดสิ้นสุดของชีวิตในปี 2568 Sentinel-6b คู่ของมันสามารถรับได้ เกิน. นั่นจะทำให้สามารถบันทึกการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลได้อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 40 ปี

“นี่เป็นครั้งแรกที่เราตัดสินใจในฐานะชุมชนที่จะทำสิ่งนี้ในระยะยาว โดยมุ่งมั่นที่จะทำการวัดระดับน้ำทะเลที่เพิ่มขึ้นจากอวกาศ ไม่ใช่แค่ดาวเทียมดวงเดียวในแต่ละครั้ง” เขากล่าว “ระดับน้ำทะเลจะไม่หยุดเพิ่มขึ้นในเร็วๆ นี้ เราจะไม่สามารถหยุดการวัดได้ ดังนั้นเราจึงจำเป็นต้องมีการวัดอย่างต่อเนื่องทั่วทั้งภารกิจ”

หากดูเหมือนว่าดาวเทียมเหล่านี้มีอายุขัยค่อนข้างสั้นเมื่อเทียบกับภารกิจดาวเทียมอื่นๆ ที่อาจใช้เวลานานหลายสิบปี นั่นก็สัมพันธ์กับระดับความสูงที่ดาวเทียมเหล่านั้นทำงาน เมื่อดาวเทียมเพิ่มระดับน้ำทะเลดวงแรกถูกปล่อย เราไม่มีเทคโนโลยีที่ดีเช่นนี้ การกำหนดตำแหน่งของดาวเทียมเหล่านั้น และข้อมูลตำแหน่งเป็นสิ่งสำคัญในการได้รับระดับน้ำทะเลที่แม่นยำ การอ่าน ด้วยเหตุนี้ ดาวเทียมจึงถูกปล่อยขึ้นสู่วงโคจรที่สูงมากที่ 1,300 กิโลเมตร ซึ่งมีชั้นบรรยากาศน้อยมาก จึงป้องกันรังสีได้น้อยมาก

นักวิจัยต้องการส่งดาวเทียมไปยังวงโคจรเดียวกันนี้ต่อไปเพื่อให้แน่ใจว่ามีการตรวจวัดอย่างต่อเนื่อง แต่นั่น หมายถึงการยอมรับว่าดาวเทียมเหล่านี้จะถูกทำลายด้วยรังสีและจะอยู่ได้เพียงไม่กี่ปีเท่านั้น แต่ละ.

เครื่องมือบนดาวเทียม

ความแม่นยำในการอ่านคือสิ่งที่ทำให้ดาวเทียม Sentinel-6 เป็นเครื่องมือที่ได้รับการยอมรับในระดับสากลในการวัดระดับน้ำทะเลที่เพิ่มขึ้น นักวิจัยจากทุกสาขาและประเทศต่างๆ เห็นพ้องกันว่าการวัดที่ได้จาก Sentinel-6 และรุ่นก่อนๆ จะถูกนำมาใช้เป็นการวัดมาตรฐานสำหรับการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเล

เครื่องมือบน Sentinel-6 นั้นค่อนข้างเรียบง่าย อย่างน้อยก็ในแนวความคิด มีเรดาร์ซึ่งส่งคลื่นวิทยุลงสู่พื้นผิวเพื่อวัดระยะห่างระหว่างดาวเทียมกับมหาสมุทรระบบกำหนดตำแหน่งที่ให้ ข้อมูลเกี่ยวกับความสูงของดาวเทียมจึงสามารถลบออกจากการวัดระดับน้ำทะเลได้ และยังมีเครื่องมือสำคัญอีกชิ้นหนึ่งที่เรียกว่า เรดิโอมิเตอร์

เรดิโอมิเตอร์วัดปริมาณน้ำในบรรยากาศโดยดูจากความสว่างของมหาสมุทร น้ำในชั้นบรรยากาศส่งผลต่อคลื่นวิทยุที่ส่งมาจากเรดาร์ ดังนั้นเครื่องวัดรังสีจึงจำเป็นต้องแก้ไขและรับประกันความแม่นยำในระดับสูงสำหรับการวัดระดับน้ำทะเล

เครื่องมือทั้งสามนี้พร้อมกับวงโคจรที่สอดคล้องกันคือสิ่งที่ทำให้ Sentinel-6 เป็นวิธีที่แม่นยำที่สุด ใช้สำหรับวัดการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเล และด้วยเหตุนี้จึงมีความแม่นยำเพียงพอที่จะใช้อ้างอิงในระดับสากลได้ ภารกิจ.

มหาสมุทรที่เปลี่ยนแปลง

ส่วนที่ซับซ้อนกว่าในการวัดการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลคือวิธีตีความข้อมูลที่รวบรวมโดยดาวเทียม มหาสมุทรไม่ได้ราบเรียบ ดังนั้นดาวเทียมจึงหาค่าเฉลี่ยที่อ่านได้ในพื้นที่หลายตารางกิโลเมตรเพื่อให้สามารถทำเช่นนี้ได้

แต่ก็มีปัจจัยอื่นที่ส่งผลต่อระดับน้ำทะเลเช่นกัน ซึ่งรวมถึงสภาพอากาศด้วย เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของความกดอากาศทำให้ทะเลสามารถยกโดมขึ้นได้เมื่อความกดอากาศต่ำ กระแสน้ำ และกระแสน้ำในมหาสมุทรและแม้แต่แรงโน้มถ่วงของภูเขาใต้น้ำซึ่งทำให้ยอดเขาปรากฏขึ้นในระดับน้ำทะเลด้านบน พวกเขา. นักวิจัยที่ใช้ข้อมูลจาก Sentinel-6 เพื่อวัดการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลต้องคำนึงถึงปัจจัยอื่นๆ เหล่านี้ด้วยการพิจารณาข้อมูลเกี่ยวกับสภาพบรรยากาศและแผนที่ของสนามแรงโน้มถ่วงของมหาสมุทร

ผลกระทบอื่นๆ ทั้งหมดนี้สามารถให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์สำหรับการวิจัยสาขาอื่นๆ ได้ เมื่อดูว่าค่าที่อ่านได้โดยเฉลี่ยในพื้นที่ที่กำหนด นักวิจัยสามารถประมาณได้ว่าคลื่นมีขนาดใหญ่เพียงใด และลมมีความแรงเพียงใด พวกเขาสามารถดูได้ว่ากระแสน้ำไหลผ่านมหาสมุทรแบบเรียลไทม์อย่างไร เนื่องจากกระแสน้ำทำให้มหาสมุทรเอียง กระแสน้ำด้านหนึ่งจึงสูงกว่าอีกด้านหนึ่ง พวกเขายังสามารถติดตามเศษซากหรือน้ำมันเมื่อหกลงในมหาสมุทร

ดาวเทียมยังเก็บข้อมูลเมื่อผ่านพื้นดิน และข้อมูลนี้สามารถใช้เพื่อติดตามทะเลสาบและแม่น้ำได้

ข้อมูลทั้งหมดที่รวบรวมโดยดาวเทียมนั้นเปิดเผยต่อสาธารณะ และนักวิจัยทั่วโลกจากหลากหลายสาขานำไปใช้ คุณสามารถค้นหาข้อมูลได้ที่ เว็บไซต์เจพีแอล หรือบน เว็บไซต์ข้อมูล Earth ของ NASA.

ภัยคุกคามจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

ด้วยโครงการอย่าง Sentinel-6 เราสามารถมองเห็นได้โดยตรงว่าสภาพอากาศของเราเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเนื่องจากกิจกรรมของเราในฐานะมนุษย์ เราจะเห็นได้ว่าไม่เพียงแต่ระดับน้ำทะเลจะสูงขึ้นเท่านั้น แต่ยังเพิ่มสูงขึ้นเร็วขึ้นเรื่อยๆ อีกด้วย และไม่มีข้อบ่งชี้ว่าการเปลี่ยนแปลงนี้จะช้าลงหรือหยุดลงในเร็วๆ นี้ มีความน่าสะพรึงกลัวที่มีอยู่

“ในขณะที่เราเฝ้าดูสิ่งที่เกิดขึ้นกับโลกนี้ มันช่างน่ากลัว” วิลลิสกล่าว “เราได้ผลักดันสภาพภูมิอากาศของเราไปสู่ดินแดนที่ไม่คุ้นเคยแล้ว และมันไม่คุ้นเคยมากขึ้นเรื่อยๆ ทุกปี”

อย่างไรก็ตาม เขาไม่สิ้นหวังกับอนาคตของมนุษยชาติ แต่เขาเน้นย้ำว่าอนาคตของโลกของเราอยู่ในมือของเราเอง

“ยังมีที่ว่างสำหรับความหวัง เพราะนี่คือสิ่งที่เราสามารถทำได้” วิลลิสกล่าว “เรารู้ว่าปัญหาคืออะไร และเรารู้วิธีแก้ปัญหาค่อนข้างมาก ไม่ใช่ว่าจะมีอุกกาบาตขนาดยักษ์ที่กำลังมุ่งหน้ามายังโลกและจะกวาดล้างพวกเราทั้งหมด จริงๆ แล้วเราสามารถทำอะไรบางอย่างเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้ เราแค่ต้องรวบรวมความตั้งใจ”

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• กุญแจสำคัญของการใช้ชีวิตในอวกาศอาจเป็น… ระบบไฟส่องสว่างที่ดีหรือไม่?
• NASA EV ใหม่เหล่านี้จะขับเคลื่อนนักบินอวกาศไปยังดวงจันทร์ (ประเภท)
• ชมบูสเตอร์ SpaceX Falcon 9 ขึ้นสู่อวกาศครั้งที่ 12
• การค้นหาดวงจันทร์ที่สามารถอาศัยอยู่ได้ในระบบสุริยะกำลังร้อนแรงขึ้น
• SpaceX ถือเป็นการลงจอดจรวดครั้งที่ 200 ด้วยทัชดาวน์ที่สมบูรณ์แบบ