Billedkredit: ESA
Det Europæiske Rumagenturs demonstrerede evnen af sin Envisat Earth-overvågningssatellit til at spore vandstanden i de indre søer og floder; pletter på Jorden, der tidligere var usynlige for tidligere radar-altimetri. Radarhøjdemåleren 2 ombord Envisat sender 1800 radarimpulser et sekund fra 800 km højde og beregner derefter, hvor lang tid det tager at vende tilbage - dette fortæller enheden, den nøjagtige afstand til planeten. Et team fra pored gennem de rå Envisat-data og fundet ud af en måde at udtrække flodvandstand ved at opdage specifikke typer radareko. ESA frigiver 12 års flodniveau for forskere at studere.
I over et årti har ESA brugt satellitter til at afvise radarimpulser fra Jorden og måle præcist højden af hav- og landoverflader. Men indre søer og floder har været effektive blinde pletter til radar altimetri? i det mindste indtil nu.
I næste uge får ESA en forhåndsvisning af et nyt produktsortiment kaldet flod- og søniveau fra Altimetry, der giver tidligere utilgængelige oplysninger om vandniveauer i større søer og floder over jordoverfladen, afledt af Envisat- og ERS-radimetermålemålinger.
Hydrologer kan bruge disse nye data til at overvåge flodhøjder rundt om planeten, vurdere virkningen af global opvarmning og hjælpe med vandressourceforvaltning. Indvendige vandmasser er vigtige som nøglekilder til både vand og mad for de mennesker, der bor omkring dem. De er ofte regioner med maksimal biodiversitet og repræsenterer tidlige indikatorer for regionale klimaændringer.
En ny behandlingsalgoritme er udviklet til at udtrække floder og søer niveau fund fra rå radar højdemåler data. Udviklingsindsatsen lededes af professor Philippa Berry fra Det Forenede Kongeriges De Montfort University: ”Det nye radarhøjdemeterprodukt er et stort spring fremad for hydrologer. Det giver dem et nyt værktøj til at studere både de historiske ændringer i vandtabelniveauer og kritisk vigtige data til brug i prognosemodeller af vandtilgængelighed, vandkraftproduktion, oversvømmelses- og tørkehændelser og overordnede klimaændringer. ”
Radar Altimeter 2 (RA-2) fløjet ombord på ESAs Envisat-miljøsatellit er den forbedrede opfølgning til tidligere radarhøjdemetre på ERS-1 og ERS-2 rumfartøjet. Fra sin 800 km høje polære bane sender den 1800 separate radarimpulser ned til Jorden i sekundet og registrerer derefter, hvor lang tid deres ekko tager at vende tilbage? timing deres rejse ned til under et nanosekund for at beregne den nøjagtige afstand til planeten nedenfor.
Radarhøjdemålere blev først fløjet i rummet tilbage i 1970'erne ombord på NASAs Skylab og Seasat. Disse tidlige bestræbelser forblev fokuseret godt på verdenshavene, da mindre jævne landoverflader gav ubeskrivelige signaler. Men da teknologien forbedrede pålidelige landhøjdedata blev tilgængelige. Envisats RA-2 har et innovativt ‘firehjulst drevet’ sporingssystem, der giver det mulighed for at opretholde radarkontrakt, selv når terrænet under skifter fra hav til is eller tørt land.
Men floder og søer har vist sig at være hårdere. Store søer og brede floder som Amazonas gav ofte fristende 'våde' radarsignaler, men ekko fra nærliggende tørt land forvrængede de fleste sådanne signaler.
At tro fuld fulde flod- og søniveauovervågning var ikke desto mindre mulig, tildelte ESA en kontrakt til De Montfort University om at udvikle et passende softwareprodukt, hvor Lancaster University rådgav om felthydrologi.
De Montfort University-teamet fortsatte med omhyggelig at kæmpe gennem mange gigabyte rå data, der blev erhvervet over floder og søer, idet de tog hensyn til den type ekkoformer, der opstod. De sorterede forskellige ekkoformer i forskellige kategorier, oprettede derefter en automatiseret proces til at genkende disse former inden for 'våde' signaler og til sidst udtrække brugbare data fra dem.
”For at gøre dette skal formen på hvert enkelt ekko analyseres, og den nøjagtige tid, der svarer til ekkokomponenten fra søen eller floden, skal beregnes,” forklarede professor Berry. ”Ud over at identificere og fjerne ekkoet fra det omgivende land kompliceres denne proces af den hyppige forekomst af øer og sandstænger, især i flodsystemer. Men i sidste ende har denne tilgang vist sig at være meget effektiv med vellykket indhentning af højder fra størstedelen af jordens store flod- og søsystemer. ”
I næste uge frigives de første demonstrationsprodukter ved hjælp af denne nye algoritme, der indeholder repræsentative data fra de sidste syv år for floder og søer i Afrika og Sydamerika. Planen er, at globale højdemålerdata for de sidste 12 år derefter vil blive oparbejdet for at give hydrologer historisk information, som er uvurderlig til vurdering af langsigtede tendenser.
ESA har også til hensigt at installere operationel software i sit jordsegment, så produktet til sidst kan leveres til brugere i næsten realtid inden for tre timer eller mindre efter, at det er erhvervet fra rummet.
Hydrologer behøver ingen forudgående viden om radar-altimetri for at gøre brug af de nye data, med et produkt kendt som River Lake Hydrology, der leverer data, der svarer til flodovergangssteder, ligesom der var faktiske flodmålere på plads.
Sådanne målere er den traditionelle måde, hvorpå flod- og søniveaumålinger opnås, men antallet in-situ er faldet kraftigt i de sidste to årtier. Det nye produkt kompenserer for denne voksende mangel på jorddata.
Det andet produkt kaldes River Lake Altimetry, beregnet til specialister i altimetri, og giver alle krydsningssteder for et vandforekomst sammen med detaljerede oplysninger om alle instrumentelle og geofysiske korrektioner.
Forhåndsvisninger af begge produkter kan fås via et dedikeret websted (se højre bjælke) eller på en gratis CD? e-mail [e-mail beskyttet] for at bestille en kopi. Begge produkter annonceres formelt på Hydrology from Space-konferencen, der begynder mandag 29. september i Toulouse.
Original kilde: ESA-nyhedsmeddelelse
