ICESat-2 si poradí nejen s ledem

Vizualizace družice ICESat-2

Ačkoliv má tato mise v názvu slovo ice (anglicky led) a měření ledu je náplní jejího hlavního programu, zajímají se o ni i vědci, kteří studují trochu teplejší objekty. Na loňském zasedání Americké geofyzikální unie AGU výzkumníci prezentovali, jak užitečná data jim družice ICESAt-2 (Ice, Cloud and land Elevation Satellite 2) poskytuje. Díky těmto údajům mohou vědci lépe porozumět aspektům naší rodné planety mnohem víc, než bylo původně plánováno a očekáváno.  Když družice na začátku roku 2019 poslala na Zemi první vědecká měření výšky zemského terénu, začala velmi zajímavá fáze.

Srdce družice ICESat-2 - přístroj ATLAS

Srdce družice ICESat-2 – přístroj ATLAS
Zdroj: http://icesat.gsfc.nasa.gov

Lori Magruder z Texaské univerzity, vedoucí mise ICESat-2, vzpomíná, že po doručení prvních dat zaklepala na dveře její kanceláře kolegyně Amy Neuenschwander, která se chtěla podívat na první balíčky dat. Při prohlížení se ukázalo, že profil pobřeží Mexika zachytil podle očekávání hory i stromy, ale měření pokračovalo i nad oceánem – v datech se daly sledovat povrchové vlny, ale rozlišitelné bylo také mořské dno.

Ve stejné době Helen Fricker ze Scripps Institution of Oceanography zaměřila svou pozornost na svou oblíbenou oblast Antarktidy – ledovcový šelf Amery. Nehledala přitom údaje o výšce samotného ledu – zajímalo ji, zda budou z kosmického prostoru vidět stopy roztáté vody, která se na povrchu shlukovala v kalužích a větších plochách. A ke svému potěšení zjistila, že vidět jsou. „Je úžasné sledovat, co vše se dá v těchto datech najít. Stále to podněcuje lidskou zvídavost,“ říká Magruder.

Předtím než v září 2018 odstartovala družice ICESat-2, se její vědecký tým usilovně snažil získat co největší jistotu, že jejich družice splní definované vědecké požadavky. Nyní se v plné kráse ukazuje, že se jim to povedlo. Družice přesně měří výšku ledového pokryvu, ale i ledových ker na volném moři, nebo také vrcholky stromů. Jelikož družice přelétává nad téměř celým světem, má ideální předpoklady – když se k tomu přidá skutečnost, že měření probíhá po krocích, které jsou na zemském povrchu od sebe vzdáleny pouhých 70 centimetrů, dojdeme ke zjištění, že se jedná o perfektní prostředek ke studiu řek, pobřežních oblastí, ale i lesů. „Po dvou letech jsme získali mnoho dat z mnoha míst a to i ze zeměpisných šířek, které jiné družice nepokrývají,“ popisuje Tom Neumann, vědec Goddardova střediska v Greenbeltu, Maryland, který je zapojený do projektu ICESat-2 a dodává: „To dává výzkumníkům dostatek informací k tomu, aby je využili různými kreativními způsoby.

Infografika mise ICESat-2

Infografika mise ICESat-2
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Překlad: Dušan Majer

Během antarktického léta se na některých ledovcových šelfech na okrajích kontinentu objevuje síť potůčků, říček a rybníčků. Aby bylo možné zjistit, kolik ledu roztálo a jak moc vzniklé vody vytvořilo tyto vodní plochy, musí se vědci obrátit na družicové snímky. Běžně se hloubka těchto útvarů určuje na základě barvy daného rybníčku – tmavší modrá znamená hlubší vodu. Laserový měřič na družici ICESat-2 však dokáže přímo měřit jak výšku hladiny rybníčku rozpuštěné vody, tak i ledového dna v jeho spodní části.

Fricker a její kolegové porovnali výsledky získané z dat družice ICESAt-2 s výsledky tradičních metod založených na barvě snímků. V nové studii, která byla prezentována na setkání AGU, vědci poukázali na skutečnost, že starší metoda založená pouze na barevné analýze fotek podhodnotila hloubku těchto rybníčků – a to v rozsahu od 30 do 70 procent. Výzkumníci nyní pracují na tom, jak zkombinovat data o hloubce z ICESat-2 s tradičními údaji z fotek. „Spojení obou metod je ta správná cesta,“ říká Fricker.

Princip fungování družice ICESat-2

Princip fungování družice ICESat-2
Zdroj: http://icesat.gsfc.nasa.gov/

Vědci však také použili data z ICESat-2 ke studiu jezírek z roztavené vody i na ledových krách v Severním ledovém oceánu. Kry totiž mají velký vliv na to, kolik tepla ze Slunce naše planeta pohltí. Jezírka, o kterých je v tomto případě řeč, si možná zdrobnělinu názvu ani nezaslouží – jedná se o vodní plochy o velikosti olympijských bazénů, ale mohou být i větší – jejich hloubka může být až 80 centimetrů. Jejich dosavadní výzkum vycházel z mise, která v roce 1988 přímo v terénu hledala souvislost mezi plochou a hloubkou jezírek. Na základě zjištěných informací se pak tyto údaje odhadovaly i v dalších letech.

V Arktidě se toho od té doby hodně změnilo. Přišli jsme o velkou část silného a starého ledu. Zajímalo nás proto, zda jsou pozorování provedená před třiceti lety, stále ještě reprezentativní,“ říká Sinead Farrell, vědkyně z University of Maryland. Díky přesným měřením z družice ICESat-2, která ukazují hřebeny, praskliny a jezírka na mořském ledu, mohou vědci zodpovědět nejen tuto otázku, ale i mnohé další.

Instalace přístroje ATLAS do družice ICESat-2

Instalace přístroje ATLAS do družice ICESat-2
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Ellen Buckley, postgraduální studentka University of Maryland, prezentovala na zasedání AGU svou práci, ve které popisuje způsoby automatické detekce těchto jezírek na krách a také metody jak sledovat tyto změny v průběhu letní sezóny. Metoda se samozřejmě opět týká dat z družice ICESat-2. Zjištěné informace se dají využít k lepší předpovědi chování ledových ker, což jsou velmi cenné informace – především pro lodě plující Severním ledovým oceánem.

V hornatých oblastech Asie je pěkně složité změřit, kolik vody protéká zdejšími říčkami a řekami. Právě objem vody v říčních tocích je však jedním z klíčových parametrů nejen pro předpověď dostupnosti vody, ale i pro sledování hrozících povodní. Heidi Ranndal z Dánské technické univerzity v Kodani používá údaje z družice ICESat-2 k vylepšení měření, která získává z radarových družic. Díky tomu může získat tisíce užitečných údajů o výšce řek včetně legendární Jang-c’-ťiang.

První soubor dat zachycených fotonů se dá zobrazit takto. Každá tečka znamená jeden zaznamenaný foton.

První soubor dat zachycených fotonů se dá zobrazit takto. Každá tečka znamená jeden zaznamenaný foton.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Prohlížela jsem si data z družice ICESat-2, když její dráha křižovala řeku Jang-c’-ťiang a najednou jsem tam viděla obrys lodi,“ vzpomíná Ranndal a pokračuje: „Bylo to velmi působivé – většinou dostanu jen pár datových bodů, z čehož se výška hladiny určuje složitěji.“ Data z radarových družic (jako jsou třeba evropské CryoSat-2 a Sentinel-3) však mají zase jiné výhody – oproti družici ICESat-2 snímají danou oblast častěji a navíc jim nevadí oblačnost, se kterou si zase ICESat-2 neporadí. Ranndal se proto rozhodla, že oba typy dat spojí, aby zlepšila odhady průtoku v řekách. Také její studie byla prezentována na zasedání AGU.

Údaje z ICESat-2 se uplatní i daleko od polárních oblastí - třeba při mapování mělkých pobřežních vod - v tomto případě se díváme na pobřeží Mozambiku.

Údaje z ICESat-2 se uplatní i daleko od polárních oblastí – třeba při mapování mělkých pobřežních vod – v tomto případě se díváme na pobřeží Mozambiku.
Zdroj: https://www.nasa.gov/

Jelikož se ukázalo, že ICESat-2 umí měřit nejen výšku mořské hladiny, ale také sledovat mořské dno (za optimálních podmínek až do hloubky 43 metrů!), začali se o její data zajímat i vědci, kteří studují pobřežní ekosystémy. Batymetrie (obor zabývající se měřením hloubky moře) mořského dna je v globálním měřítku dobře charakterizována. Je tu však znalostní mezera, která se týká mělkých vod mezi pobřežím a volným oceánem, kde dosavadní data neposkytují dostatečné detaily. Bylo by ekonomicky náročné, ale také nebezpečné provádět měření těchto lokalit z lodě. A proto se Nathan Thomas, vědec z Goddardova střediska rozhodl spojit měření z ICESat-2 s již existujícími údaji z jiných družic, aby vytvořil přesnější mapu korálových útesů, porostů mořské trávy, wattová pobřeží a další vodní ekosystémy.

Zkouška rozkládání solárních panelů družice ICESat-2.

Zkouška rozkládání solárních panelů družice ICESat-2.
Zdroj: https://c1.staticflickr.com

Thomas také používá údaje z ICESat-2 k průzkumů mangrovových porostů od vrcholků stromů až ke kořenovým systémům. To není nic lehkého, protože tyto kořeny bývají velmi často ponořeny pod vodou. Pokud by se jemu a jeho kolegům podařilo změřit výšku těchto stromů a současně zohlednit účinky přílivu a odlivu, bylo by možné přesněji vypočítat množství biomasy a hlavně uhlíku v těchto porostech. Tyto poznatky by se pak přidaly do souboru dat o objemu biomasy, který již data z ICESat-2 vytvořila.

Brett Buzzanga z Old Dominion University v Norfolku (stát Virginia) se zaměřuje na stejnou oblast mezi pevninou a volným mořem. Zajímal se o to, zda data z družice ICESat-2 mohou říct něco o vzestupu mořské hladiny v pobřežních oblastech. „ICESat-2 umí detekovat změny výšky mořské hladiny s velkou prostorovou přesností. Může tedy měřit tyto údaje v pobřežních lokalitách a získaná data pak doplní informace z jiných družic, či dalších metod, které používáme ke sledování vzestupu hladiny,“ uvedl Buzzanga. Na zasedání AGU tento vědec také prezentoval údaje, které ukazují něco, co vypadá jako vlna tsunami, přes kterou družice ICESat-2 přešla ve správnou chvíli. Nejvíc jej však zajímají malé prvky oceánských procesů, které se těžko měří pomocí jiných metod dálkového průzkumu.

ICESat-2 na Vandenbergově základně.

ICESat-2 na Vandenbergově základně.
Zdroj: https://c1.staticflickr.com

Lori Magruder na zasedání AGU představila svůj výzkum, který ukazuje, jak mohou data z ICESat-2 zlepšit batymetrické mapy oblastí nedaleko od pobřeží. Podle jejích slov je nadšená, když vidí, jak různí lidé přišli na nové metody využití družicových dat. „Je to tak trochu efekt sněhové koule. Někdo řekne, že s těmi údaji zkusí mapovat mangrovy, další se zamyslí a řekne si, že by mohl data využít pro korálové útesy, nebo dokonce pro oceánský fytoplankton,“ říká Magruder a dodává: „Byla to opravdu zábava a všichni jsou z našich dat úplně nabití.

Přeloženo z:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
http://icesat-2.gsfc.nasa.gov/…/HomeHeroHeader.jpg?itok=_c2d58KU
http://icesat.gsfc.nasa.gov/icesat2/images/telescopefit2_0.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/icesat-2-infographic.jpg
http://icesat.gsfc.nasa.gov/…/MeasConcept-6-beam-multilaser-20130517.png
https://upload.wikimedia.org/…/commons/9/95/Icesat-2_atlas_integration.jpg
https://www.nasa.gov/…/thumbnails/image/icesat2firstphotonimagemap.png
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/coastal_lf.jpg
https://c1.staticflickr.com/1/845/28784838747_dd85ff77e0_k.jpg
https://c1.staticflickr.com/1/842/28784843657_8b0688edb5_k.jpg

Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky
Prosím čekejte...
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Zanechte komentář

Chcete-li přidat komentář, musíte se přihlásit.