Billedkredit: ESA
Dette ultrahøjopløste havoverfladetemperaturkort over Middelhavet kunne kun have været lavet med satellitter. Ethvert ækvivalent jordbaseret kort ville have brug for næsten en million og en halv termometer placeret i vandet samtidig, en for hver to kvadratkilometer hav.
Dette mest detaljerede varmekort nogensinde med alle 2 965 500 kvadratkilometer i Middelhavet, verdens største indre hav, opdateres dagligt som en del af ESAs Medspiration-projekt.
Med havoverfladetemperatur (SST) en vigtig variabel til vejrprognose og i stigende grad ses som en nøgleindikator for klimaforandringer, er tanken bag Medspiration at kombinere data fra flere satellitsystemer til at producere et robust sæt havoverfladedata til assimilering i havprognoser modeller af farvande omkring Europa og også hele Atlanterhavet.
For Middelhavet skabes Medspiration-produktet til en hidtil uset rumlig opløsning på to kvadratkilometer, som Ian Robinson fra Southampton Oceanography Center, der administrerer Medspiration-projektet, forklarer: ”Overfladetemperaturfordelingen i Middelhavet indeholder mange fint detaljerede funktioner, som afslører hvirvler, fronter og huler forbundet med dynamikken i vandcirkulation. En så fin opløsning som dette er nødvendig for at give mulighed for at spore disse funktioner korrekt. ”
De resterende havprodukter er beregnet til at have en stadig imponerende rumlig opløsning på ti kvadratkilometer. Generelle resultater fra Medspiration-projektet tilføjer også et endnu mere ambitiøst skema for at kombinere alle tilgængelige SST-data til et verdensomspændende produkt med høj opløsning, kendt som Global Ocean Data Assimilation Experiment (GODAE) High-Resolution Sea Surface Temperature Pilot Project (GHRSST- PP).
Dets mål er at levere en ny generation af verdensomspændende SST-produkter til brugerfællesskabet med en pladsopløsning på mindre end ti kilometer hver sjette time.
Som et vigtigt skridt i retning af at nå dette mål har ESA ikke kun iværksat Medspiration som det europæiske bidrag til den samlede GHRSST-PP-indsats, men agenturet finansierede et GHRSST International Project Office, der er placeret i Hadley Center for Climate Prediction and Research, en del af UK Met Office beliggende i Exeter.
”Medspiration er på forkant med GHRSST-PP-indsatsen og driver den operationelle demonstration af GHRSST-PP som et internationalt system,” siger Craig Donlon, leder af GHRSST-kontoret. ”GHRSST har udviklet sig med et‘ system of systems ’tilgang, der kræver stabile grænseflader og omfattende datahåndterings- og behandlingssystemer.
”Medspiration er klar til at levere den europæiske del af GHRSST-PP. I løbet af de næste 12 måneder spiller Medspiration en grundlæggende rolle i partnerskab med andre operationelle grupper i USA, Australien og Japan, da GHRSST-PP-systemet begynder den operationelle levering af en ny generation af SST-dataprodukter til europæiske og internationale brugersamfund i nærheden realtid."
Temperaturen på havets overflade er en vigtig fysisk egenskab, der stærkt påvirker overførslen af varmeenergi, fart, vanddamp og gasser mellem havet og atmosfæren.
Og fordi vandet tager lang tid at varme op eller køle ned, fungerer havoverfladen som et enormt varmebeholder: De to øverste meter af havet alene gemmer al den ækvivalente energi, der er indeholdt i atmosfæren.
Hele deres farvande lagrer mere end tusind gange den samme værdi? klimatologer refererer undertiden til oceanerne som 'hukommelse' af jordens klima, og måling af SST på lang sigt er den mest pålidelige måde at fastlægge hastigheden for global opvarmning.
Ligesom termometre på himlen måler et antal forskellige satellitter løbende SST. F.eks. Anvender AATSR (Advanced Along-Track Scanning Radiometer) ombord på ESA's Envisat infrarøde bølgelængder til at erhverve SST i en kvadratkilometer hav til en nøjagtighed på 0,2? C. Takket være sin høje nøjagtighed hjælper AATSR faktisk med at kalibrere andre sensorer, der er ansat i Medspiration-projektet.
Andre satellitter kan have nedsat nøjagtighed eller opløsning, men kompenserer potentielt det med sky-piercing mikrobølgeevne eller meget større måling af 'fodaftryk'. Kombiner alle tilgængelige satellitdata sammen? sammen med lokaliserede målinger fra bøjer og forskningsskibe - og du kan opnå daglig overvågning af temperaturen i alle oceaner, der dækker 71% af jordoverfladen. Disse oplysninger forberedes derefter til input i det relevante 'virtuelle hav'? en sofistikeret computermodel af den ægte artikel.
Kombinationen af satellit og også tilgængelige observationer in situ med numerisk modellering? en teknik, der er kendt som 'dataramling'? er ekstremt kraftfuld. Det har revolutioneret atmosfærisk vejrprognose og anvendes nu på verdenshavene.
Næsten realtidsobservationsindgange forhindrer en havmodel i at aflede for meget fra virkeligheden, mens output fra modellen udgør eventuelle huller i dækningen. Med maksimal kobling mellem faktiske observationer og den numeriske model kan outputdata pålideligt bruges til operationelle opgaver såsom havtilstand og algeopblomstring og forudsigelse af oliespildens sti. Og disse modeller kan også bruges til at se dybere end bare havoverfladen.
”Tiden er inde for operationel overvågning og forudsigelse af tredimensional global havstruktur,” kommenterer Jean-Louis Fellous, direktør for havforskning ved Frankrigs IFREMER, det franske forskningsinstitut for udnyttelse af havet, en partner i Medspiration-projektet. ”Et projekt som Medspiration er et vigtigt bidrag til denne indsats.
”Med de kapaciteter, der tilbydes af rumbårne SST-sensorer, ved satellithøjdemålere og af de 1.500 profilerende flydere, der måler temperatur og saltholdighed i det dybe hav? og alle disse data, der føres i næsten realtid til globale havmodeller, er denne vision ved at blive en realitet. ”
Selvom det nye kort over Middelhavet repræsenterer et vigtigt skridt fremad, forbliver både Medspiration og GODAE GHRSST-PP i gang på dette tidspunkt.
Det største problem med overvågning af højopløsnings-SST i Middelhavet er skydække. For at kompensere har teamet tilgængelig en nær realtid datastrøm fra fire separate satellitter? to europæiske, en amerikansk og en japansk. Der anvendes også en teknik kaldet 'objektiv analyse', der minimerer skyeffekter ved at interpolere værdier lige uden for det skjulte område eller fra det område, der blev målt på tidspunkter før eller efter, at skyen dækkede det.
Det er vanskeligt at blande satellitdata sammen rutinemæssigt, fordi det øvre havs termiske struktur faktisk er ekstremt kompliceret, og forskellige sensorer måler måske forskellige værdier. Der er også betydelig dag-til-nat-variation, hvor dagtemperaturer varierer med dybde meget mere end om natten.
En del af formålet med Medspiration er fuldt ud at tage højde for denne daglige cyklus for at forbedre den generelle effektivitet af dens datatilpasning i havprognosemodeller.
Original kilde: ESA News Release
