Attēla kredīts: ESA
Eiropas Kosmosa aģentūra parādīja sava Envisat Earth novērošanas satelīta spēju izsekot iekšzemes ezeru un upju ūdens līmenim; plankumi uz Zemes, kas iepriekš nebija redzami iepriekšējā radara altimetrijā. Radara altimetrs 2 uz Envisat kuģa nosūta 1800 radara impulsu sekundē no 800 km augstuma un pēc tam aprēķina, cik ilgs laiks vajadzīgs atgriešanās brīdim - tas ierīcei norāda precīzu attālumu līdz planētai. Komanda no pored, izmantojot neapstrādātos Envisat datus, izdomāja veidu, kā iegūt upju ūdens līmeni, izpētot noteikta veida radaru atbalsi. ESA atbrīvos 12 gadu upju līmeņus zinātniekiem, lai viņi varētu tos pētīt.
Vairāk nekā desmit gadus ESA ir izmantojusi satelītus, lai novirzītu radara impulsus no Zemes un precīzi izmērītu okeāna un sauszemes virsmu augstumu. Bet iekšzemes ezeri un upes ir bijušas efektīvas neredzamās vietas radaru altimetrijas noteikšanai? vismaz līdz šim.
Nākamnedēļ ESA priekšskatīja jaunu produktu klāstu ar nosaukumu Upju un ezeru līmenis no Altimetrijas, kas sniedz iepriekš nepieejamu informāciju par galveno ezeru un upju ūdens līmeņiem visā Zemes virsmā, kas iegūta no Envisat un ERS radaru altimetra mērījumiem.
Hidrologi var izmantot šos jaunos datus, lai uzraudzītu upju augstumu ap planētu, novērtētu globālās sasilšanas ietekmi un palīdzētu ūdens resursu pārvaldībā. Iekšzemes ūdensobjekti ir svarīgi kā galvenie ūdens un pārtikas avoti cilvēkiem, kas dzīvo ap tiem. Tie bieži ir arī maksimālās bioloģiskās daudzveidības reģioni un atspoguļo reģionālo klimata pārmaiņu agrīnos rādītājus.
Ir izstrādāts jauns apstrādes algoritms, lai no neapstrādātiem radara altimetra datiem iegūtu upju un ezeru līmeņa datus. Attīstības centienus vadīja profesors Filips Berijs no Lielbritānijas De Monfortas universitātes: “Jaunais radara altimetra produkts ir liels solis uz priekšu hidrologiem. Tas viņiem dod jaunu instrumentu, lai izpētītu gan vēsturiskās izmaiņas ūdens līmeņa līmeņos, gan kritiski svarīgos datus, kas izmantojami ūdens pieejamības, hidroelektriskās enerģijas ražošanas, plūdu un sausuma notikumu un vispārējo klimata izmaiņu prognozēšanas modeļos. ”
Radars Altimeter 2 (RA-2), kas lidots uz ESA Envisat vides satelīta, ir uzlabots turpinājums iepriekšējiem radara altimetriem kosmosa kuģos ERS-1 un ERS-2. No 800 km augstās polārās orbītas tas nosūta 1800 atsevišķus radara impulsus uz Zemi sekundē, pēc tam reģistrē, cik ilgs laiks viņu atbalsīm nepieciešams, lai atgrieztos? laika plānošana līdz nanosekundi, lai aprēķinātu precīzu attālumu līdz planētai zemāk.
Radara augstuma mērītāji kosmosā pirmo reizi tika lidoti jau 70. gados, uz NASA Skylab un Seasat klāja. Šie agrīnie centieni bija vērsti uz okeāniem, jo mazāk gluda zemes virsma parādīja neizsakāmus signālus. Bet, tā kā tehnoloģija uzlabojās, kļuva pieejami ticami dati par zemes augstumu. Envisat RA-2 ir inovatīva “četru riteņu piedziņas” izsekošanas sistēma, kas tai ļauj uzturēt radara līgumu pat tad, ja zemāk esošais reljefs pārvietojas no okeāna uz ledu vai sausu zemi.
Bet upes un ezeri ir izrādījušies grūtāki. Lielie ezeri un plašās upes, piemēram, Amazone, bieži atgriezās kārdinošos “slapjo” radaru signālus, bet atbalsis no tuvumā esošās sauszemes izkropļoja lielāko daļu šādu signālu.
Uzskatot, ka pilnvērtīga upju un ezeru līmeņa uzraudzība tomēr ir iespējama, ESA piešķīra līgumu De Monforta universitātei par piemērota programmatūras produkta izstrādi, Lankasteras universitātei konsultējot lauka hidroloģiju.
De Monforta universitātes komanda turpināja centīgi ķemmēt cauri daudziem gigabaitiem neapstrādātus datus, kas iegūti virs upēm un ezeriem, ņemot vērā notikušo atbalss formu veidu. Viņi sašķiroja dažādas atbalss formas atšķirīgās kategorijās, pēc tam izveidoja automatizētu procesu, lai atpazītu šīs formas “slapjos” signālos un galu galā no tiem iegūtu izmantojamus datus.
“Lai to izdarītu, jāanalizē katras atsevišķās atbalss forma un jāaprēķina precīzs laiks, kas atbilst atbalss komponentei no ezera vai upes,” skaidroja profesors Berijs. Šo procesu ne tikai identificē un noņem apkārtējo zemi, bet to sarežģī arī bieža salu un smilšu joslu parādīšanās, īpaši upju sistēmās. Bet galu galā šī pieeja patiešām ir izrādījusies ļoti efektīva, sekmīgi iegūstot augstumu no Zemes lielāko daļu lielāko upju un ezeru sistēmu. ”
Nākamnedēļ tiks parādīti pirmie demonstrācijas produkti, izmantojot šo jauno algoritmu, kas satur reprezentatīvus datus par pēdējiem septiņiem gadiem par upēm un ezeriem visā Āfrikā un Dienvidamerikā. Plāns ir tāds, ka globālā altimetra dati par pēdējiem 12 gadiem tiks atkārtoti pārstrādāti, lai hidrologiem sniegtu vēsturisko informāciju, kas ir nenovērtējama ilgtermiņa tendenču novērtēšanai.
ESA arī plāno instalēt operatīvo programmatūru savā zemes segmentā, lai galu galā produktu varētu piegādāt lietotājiem gandrīz reālā laikā, trīs stundu laikā vai mazāk pēc tā iegūšanas no kosmosa.
Hidrologiem nav vajadzīgas iepriekšējas zināšanas par radara altimetriju, lai izmantotu jaunos datus, un viens produkts, kas pazīstams kā Upju ezera hidroloģija, sniedz datus par upju šķērsošanas vietām, tāpat kā tad, ja būtu ieviesti faktiski upju mērinstrumenti.
Šādi mēraparāti ir tradicionāls veids, kā tiek iegūti upju un ezeru līmeņa mērījumi, taču to skaits in situ pēdējās divās desmitgadēs ir strauji samazinājies. Jaunais produkts kompensēs pieaugošo zemes datu trūkumu.
Otru produktu sauc par River Lake Altimetry, kas paredzēts altimetrijas speciālistiem, un tas nodrošina visus ūdensobjekta šķērsošanas punktus, kā arī sīku informāciju par visām instrumentālajām un ģeofizikālajām korekcijām.
Abu produktu priekšskatījumiem var piekļūt, izmantojot speciālu vietni (skatīt labo joslu) vai bezmaksas kompaktdiskā? e-pasts [aizsargāts ar e-pastu], lai pasūtītu kopiju. Abi produkti tiek oficiāli paziņoti konferencē Hydrology from Space, kas sākas pirmdien, 29. septembrī, Tulūzā.
Oriģinālais avots: ESA ziņu izlaidums
