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美国宇航局的IceSat太空激光器跟踪轨道上的水深

NASA\'s IceSat Space Laser Tracks Water Depth in Orbit

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科学家表示,美国宇航局(Nasa)的一位新地球观察员将在一个意想不到的领域产生变革性影响。

IceSat-2激光任务于一年前启动,用于测量南极洲和格陵兰岛的形状,并跟踪北极海冰的厚度。

但是早期的结果表明,它还具有感知水深的出色能力。

IceSat的激光在最清晰的条件下可以穿透40m,开辟了许多新的应用领域。

俄勒冈州立大学的克里斯托弗·帕里什(Christopher Parrish)博士说:“尽管人们认为地球上的所有区域都已合理地绘制了地图,但当您开始着眼于浅水区时,事实并非如此。”

“从海岸线到大约5m水深处,我们都有大量的数据空白。

“这阻碍了我们研究洪水,大风暴的影响以及珊瑚礁栖息地变化等方面的能力。”

一个项目已经开始在低洼的太平洋岛屿和环礁周围绘制海底图,例如,这将有助于海啸的防范。

该功能还应使科学家能够计算出内陆水体的数量,以帮助量化地球的全球淡水储量。

IceSat-2于2018年9月发射,仅使用一台仪器-半吨绿色激光称为Atlas,每秒发射约10,000个脉冲的光。

这些镜头中的每一个都会降落到地球上,并在短短几毫秒的时间内反弹回来。确切的时间等于反射面的高度。

科学家们知道,他们可以使用这种光学“卷尺”来寻找南极和格陵兰的海拔变化,这可能表明融化。

评估森林也是任务目标的一部分,因为激光将反射冠层以显示树木的高度。

但是,预计水深测量(水下地形图)的作用如此突出。

美国国家航空航天局的汤姆·诺伊曼(Tom Neumann)回忆说:“在发射IceSat-2之前,我们飞行了一款名为Mable的飞机仪器,该仪器具有很多相同的测量特性,并且确实看到了一些测深仪,但只有几米。”

“所以在发射前,当人们问我IceSat-2可以达到什么目标时,我说'让我们拭目以待'。

“但是Atlas光学系统的效率比规格要高;我们已经超出了性能要求。因此,美国海岸警卫队和美国地质调查局等人员对数据感兴趣,因为您现在可以测量近海测深仪,基本上是全世界的。”

有明显的局限性。水越混浊,从海底获得激光反射的难度就越大。而且,当然,这种激光技术在深度可达6公里或以上的公海中毫无用处。

另外,由于卫星是面向极坐标图的,因此其轨道路径意味着对地球的中低纬度地区进行采样的频率较低。

但是没有必要完全覆盖整个区域。那是因为通过场景的一条IceSat轨道可用于校准其他信息。

Neumann博士解释说:“人们正在做的是使用来自其他卫星的视觉图像,这将为您提供相对的深度。”

“因此,蓝色越深,深度就越深;蓝色越浅,则越浅。然后将其与IceSat轨道结合起来,就可以对整个场景进行绝对测量。”

在南极和北极,这被用来观察熔池-在夏季温暖的温度下,在冰面上形成的大量融水。

涉及的体积可能很大,并且会影响冰的稳定性,或者加快冰流向海洋的速度,或者在某些情况下有助于将其分解。现在,借助IceSat-2,科学家们可以更精确地说出冰面上有多少水。

斯克里普斯海洋研究所的海伦·弗里克(Helen Fricker)教授已经在南极第三大冰架阿默里冰架上测试了这种方法。

她认为这是监测两极气候变化的另一个变量。

“重要的是要跟踪每年产生多少地表融化水。要跟踪的另一件事是时机-融化何时开始以及融化水在季节结束时何时重新结冰。还有融化物的位置:他们在改变吗?他们会随着时间向北移动吗?”

为纪念IceSat-2发射一周年,任务科学家在《美国地球物理学会》周刊Eos上发表了迄今为止的成就回顾。

 

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