Terje Wahls blogg

Sjøis eller åpent hav?

11.11 2017 00:33

Det ble litt debatt i uka som gikk rundt det faktum at US Air Force er i ferd med å slippe opp for værsatellitter i DMSP-serien. Nå har riktignok disse værsatellittene blitt svært så sivile etter hvert som årene har gått, og der ligger da også noe av "problemet": DMSP-satellittene, og særlig SSM/I-instrumentet der, har etter hvert blitt en favoritt blant sjøis- og klimaforskere, og nå lurer noen av disse på hvordan denne type målinger skal bli videreført.

Det enkleste svaret på dette spørsmålet er: Internasjonal arbeidsdeling. I mange år dro nemlig USA lasset nesten alene når det gjaldt å forsyne den frie verden med satellittmålinger for værvarsling og forskning. Etter hvert ble det inngått svært forpliktende avtaler med Europas værsatellittorganisasjon EUMETSAT, og også den japanske romorganisasjonen JAXA har blitt involvert i stafettkjøringen oppe i rommet.  

Kurver for sjøisens utbredelse i Antarktis, basert på observasjoner fra DMSP-satellittene. (Bilde: NSIDC)

Men først – hvordan klarer man å skille mellom sjøis og åpent hav, uavhengig av skydekke og dagslys? Svaret ligger i naturens egen utstråling av mikrobølger. Man har derfor laget avbildende mikrobølgeradiometre, som tegner et bilde av Jordas egenutstråling på ulike frekvenser. På frekvenser rundt 19 GHz er det stor forskjell på emissiviteten for henholdsvis sjøis og åpent vann, og dette gjør det mulig for satellitter å skille mellom de to. I områder med råker og ujevn iskant kan dette være litt uklart, men ved å kombinere med målinger på 37 GHz kan man få et estimat for iskonsentrasjonen. Høyere frekvenser gir informasjon om vanndamp og regn i atmosfæren, og snø på bakken.

Jordas egenutstråling på disse frekvensene er meget svak, og man er derfor avhengig av at radiospekteret er "rent og ryddig" på de frekvensene som er avsatt til værsatellitter. Men så er altså spørsmålet: Hvem skal fly disse instrumentene på sine satellitter? USAs neste værsatellitt, JPSS-1, skal skytes opp om få dager, men vil ikke ha noe SSM/I-instrument ombord.

Grovkornet sjøiskart fra Antarktis 9 november. (Bilde: EUMETSAT osisaf.met.no)

Den type ismålinger som USA startet i 1979, vil blant annet bli videreført på andre generasjon europeiske værsatellitter MetOp-SG (Second Generation) med planlagte oppskytninger i 2022/2023 (MetOp-SG 1B), 2029 (MetOp-SG 2B) og 2036 (MetOp-SG 3B). Disse satellittene vil ha en antenne med diameter på 75 cm, som fra en banehøyde på drøyt 800 km vil gi sjøisbilder med detaljoppløsning ca 50 km. Dette vil sikre videreføring av den grove sjøiskurven fra DMSP, og vil bli svært viktig input til de numeriske værmodellene (som er hovedformålet).

Problemet er imidlertid at forskernes og skipsfartens appetitt har vokst underveis. Mange brukere har nemlig vært "bortskjemt" i noen år nå med data fra de japanske mikrobølgeinstrumentene AMSR-E (2002) og AMSR2 (2012). AMSR2 har en antenne-diameter på hele 2 meter, og når satellitten i tillegg går i en noe lavere bane enn MetOp-SG, så ser man langt flere detaljer i sjøisen. JAXA hadde planlagt ytterligere to satellitter (GCOM-W2 og GCOM-W3) med AMSR2, men det er i øyeblikket noe uklart hva som vil skje med dette programmet på lang sikt.   

Et mer detaljert sjøiskart for Antarktis 9 november, også dette produsert med passiv mikrobølgeradiometri. (Bilde: AMSR2/PolarView-Univ Bremen)

I Europas jordobservasjonsprogram Copernicus har man nå seks satellitter ("Sentinels") i bane. Programmet skal over i en ny fase fra 2021, og det utredes nå hva slags nye typer satellittmålinger man har behov for. I denne sammenheng har det framkommet klare ønsker om mikrobølgeradiometer med detaljoppløsning på ca 10 km for daglig global måling av sjøiskonsentrasjonen, uavhengig av skyer og dagslys. ESA er nå i gang med tekniske studier av muligheten for å produsere og fly så store antenner i Europa. Det gjenstår å se om EU/Copernicus vil ta ansvaret (regningen) også for denne type målinger.

La meg avslutningsvis nevne at det selvsagt finnes satellitter som kan ta langt mer detaljerte bilder av sjøisen. De klassiske værsatellittene har optiske bildeinstrumenter med oppløsning på 1 km, men disse er avhengig av klarvær. Radarsatellittene gir flotte bilder av sjøisen med oppløsning 50 eller 100 meter, men disse satellittene har ikke strømforsyning nok til å være i bruk rundt hele Jorda, og har mye smalere spor enn de passive mikrobølgeradiometrene.

Og ellers?

Vi får håpe at det går bra med oppskytningen av den nye amerikanske værsatellitten. Den blir nemlig viktig også for værvarslingen her oppe i furet værbitt. Her er mer info:

http://www.jpss.noaa.gov/launch.html

 

God helg!

forskning.no ønsker en åpen og saklig debatt. Vi forbeholder oss retten til å fjerne innlegg. Du må bruke ditt fulle navn. Vis regler

Regler for leserkommentarer på forskning.no:

  1. Diskuter sak, ikke person. Det er ikke tillatt å trakassere navngitte personer eller andre debattanter.
  2. Rasistiske og andre diskriminerende innlegg vil bli fjernet.
  3. Vi anbefaler at du skriver kort.
  4. forskning.no har redaktøraransvar for alt som publiseres, men den enkelte kommentator er også personlig ansvarlig for innholdet i innlegget.
  5. Publisering av opphavsrettsbeskyttet materiale er ikke tillatt. Du kan sitere korte utdrag av andre tekster eller artikler, men husk kildehenvisning.
  6. Alle innlegg blir kontrollert etter at de er lagt inn.
  7. Du kan selv melde inn innlegg som du mener er upassende.
  8. Du må bruke fullt navn. Anonyme innlegg vil bli slettet.

Terje Wahls blogg