Změny množství ledu zmapuje laser

Už v první polovině září by nás měl čekat start nejpokročilejšího laserového přístroje svého druhu – začne mise, která má za úkol měřit – s nesrovnatelnou přesností – změny ve výšce (mocnosti či tloušťce) ledu v okolí pozemských pólů. Mise s komplikovaným názvem Ice, Cloud and land Elevation Satellite-2 zkrácená do pohodlnějšího označení ICESat-2 má za úkol změřit změny mezi pokrytím Grónska a Antarktidy v jednotlivých letech. A když už byla řeč o přesnosti, pak stačí říct, že sonda provede každou sekundu 60 000 měření s odchylkou o velikosti průměru psacího pera.

Vypustit ICESat-2 nám doporučila vědecká komise pro výzkum Země, která se schází jednou za deset let. Nejvyšší prioritu tehdy dala zlepšení znalostí toho, jak se ledové příkrovy polárních oblastí podílí na vzestupu mořských hladin,“ popisuje Michael Freilich, ředitel Divize výzkumu Země v Ředitelství NASA. Samotná mise ICESat-2 prodlouží a ještě vylepší již 15 let dlouhou etapu sledování změn výšky polárních ledovců, která začala v roce 2003 vypuštěním první družice ICESat a v roce 2009 se dočkala rozšíření o operaci IceBridge, kterou pro NASA zajišťují letadla. Právě s její pomocí mohou výzkumníci sledovat zrychlující se trend úbytku ledu.

Infografika mise ICESat-2

Infografika mise ICESat-2
Zdroj: https://www.nasa.gov/
Překlad: Dušan Majer
Plné rozlišení

Samotný ICESat-2 představuje významný technologický pokrok ve schopnosti měřit změny výšky ledové pokrývky. Jeho přístroj ATLAS (Advanced Topographic Laser Altimeter System) má měřit výšku ledu jednoduchým způsobem – bude stopovat, jak dlouho zabere jednotlivým fotonům cesta z družice na Zemi a zpět. „ATLAS si vyžádal vývoj nových technologií, abychom mohli produkovat měření, která vědci potřebují, aby mohli ve výzkumu pokročit,“ vzpomíná Doug McLennan, projektový manažer mise ICESat-2 z Goddardova střediska a dodává: „To znamená, že jsme museli navrhnout přístroj, který nejenže bude sbírat neuvěřitelně přesné údaje, ale také zvládne jejich sběr víc než 250× častěji, než jeho předchůdce.

ATLAS vypálí deset tisíc laserových pulsů každou sekundu – k povrchu Země se vydají stovky trilionů fotonů rozdělené do šesti svazků zeleného světla. Cesta tam a zpět bude měřena s přesnosti na miliardtinu sekundy – právě na tomto měření stojí extrémní přesnost získávaných dat. Jelikož bude přístroj muset zpracovat tak velké množství fotonů z několika svazků, bude moci vytvořit mnohem detailnější mapu povrchu, než bylo v minulosti možné z dat družice ICESat. Ale nic nevysvětlí rozdíl lépe než přímé srovnání – pokud by ICESat i ICSat-2 přelétly nad fotbalovým hřištěm, starší ICESat by provedl jen dvě měření – každé na úrovni jednoho pokutového území. Oproti tomu ICESat-2 by na hřišti zvládl 130 měření!

Družice ICESat-2 na Vandenbergově základně.

Družice ICESat-2 na Vandenbergově základně.
Zdroj: https://c1.staticflickr.com

Družice bude obíhat kolem Země po polární dráze, která zajistí, že v polárních oblastech přeletí po stejné stopě čtyřikrát ročně. Díky tomu bude možné provádět sezónní i meziroční monitoring změn mocnosti ledové pokrývky. Stovky miliard tun ledu se každý rok po celém světě rozpustí, nebo rovnou odtečou do oceánů. V uplynulých letech napomohlo tání ledu v Grónsku a Antarktidě ke zvýšení globální mořské hladiny o milimetr ročně, což je zhruba třetina celkového vzestupu, přičemž trend se postupně zvyšuje.

Očekávaná data z ICESat-2 sledující probíhající změny mají pomoci vědcům zúžit spektrum nejistoty a nepředvídatelné odchylky v počítačových modelech, které simulují budoucí vývoj vzestupu mořské hladiny. Stejně tak očekávají, že se jim podaří spojit tyto změny s klimatickými změnami. ICESat-2 ale nebude monitorovat jen povrchové ledovce. Jeho měření umožní i sledování volného ledu, který ční nad okolní hladinu. Tato měření pomohou určit tloušťku a objem mořského ledu. Dosavadní měření ukazují, že od roku 1980 poklesl jeho povrch o 40 %, ovšem tato měření nejsou založena na globálních sledováních ani na přesných měřeních – obě tyto výhody však přinese ICESat-2. Díky jeho měření tloušťky vrstvy bude možné lépe pochopit, co přesně způsobuje úbytek mořského ledu. Plovoucí led po roztátí neovlivní výšku hladiny, ale jeho ztráta má jiné následky. Jasně bílá polární čepička odráží teplo slunečních paprsků do vesmíru. Pokud se led rozpustí, tak tmavá voda toto teplo pohltí. Tím se změní vzdušné i oceánské vodní proudy, což v důsledku může ovlivnit globální klima na celé Zemi.

Srdce družice ICESat-2 - přístroj ATLAS

Srdce družice ICESat-2 – přístroj ATLAS
Zdroj: http://icesat.gsfc.nasa.gov

ICESat-2 ale nebude užitečný jen při měření v polárních oblastech. Bude schopen monitorovat globální výšku hladiny oceánu, ale i změny ve výšce lesů na pevnině. ATLAS je nevržen tak, aby měřil jak vrcholky stromů, tak i terén, ze kterého rostou. Když se tato data spojí s existujícími údaji o úbytku lesů, budou moci vědci lépe určit množství uhlíku, který se v lesích ukrývá. Kromě toho by vědci rádi využili data z družice i ke sledování vln v oceánech, rozvoji měst nebo o úrovni zásobáren vody.

Potenciální uživatelé dat spolupracovali s vědeckými pracovníky této mise na způsobech, jak by se dala propojit získaná věda s potřebami společnosti. ICESat-2 bude například schopen sledovat množství sněhu na horách a vody v řekách, což by se mohlo využít při předvídání povodní nebo naopak vln sucha. Výškové mapy lesů by mohly být doplněny o jejich hustotu a druhové složení, což by zlepšilo počítačové modely, které používají hasiči k předvídání chování lesních požárů. Měření mořského ledu pak zase mohou být zapracována do varovných předpovědí námořníků pro potřeby jejich navigace.

Instalace přístroje ATLAS do družice ICESat-2

Instalace přístroje ATLAS do družice ICESat-2
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/

Jelikož ICESat-2 poskytne měření s bezprecedentní přesností v celosvětovém měřítku, získáme z něj nejen nový pohled na polární oblasti, ale také nepředvídatelné objevy po celé Zeměkouli,“ těší se Thorsten Markus, hlavní vědecký pracovník mise z Goddardova střediska a dodává: „Kapacita a možnosti pro skutečný výzkum jsou obrovské.

Zdroje informací:
https://www.nasa.gov/

Zdroje obrázků:
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/icesatphoto.jpg
https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/icesat-2-infographic.jpg
https://c1.staticflickr.com/1/845/28784838747_dd85ff77e0_k.jpg
https://icesat.gsfc.nasa.gov/icesat2/images/telescopefit2_0.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/95/Icesat-2_atlas_integration.jpg

Změny množství ledu zmapuje laser, 5.0 out of 5 based on 6 ratings
Pin It
(Visited 1 047 times, 1 visits today)
Kontaktujte autora článku - hlášení chyb a nepřesností, rady, či připomínky

Hlášení chyb a nepřesnostíClose

VN:F [1.9.22_1171]
Rating: 5.0/5 (6 votes cast)
(Visited 1 047 times, 1 visits today)
Níže můžete zanechat svůj komentář.

Více se o tomto tématu dočtete zde »
(odkaz vede na příslušné vlákno diskuzního fóra www.kosmonautix.cz)


10 komentářů ke článku “Změny množství ledu zmapuje laser”

  1. Petr napsal:

    Co na to astronomové, když jim do dalekohledů budou pálit lasery Aeolus a ICESat?

  2. Petr napsal:

    Pokud ICESat-2 udělá 130 záblesků na délku fotbalového hřiště (90-120m) – předpokládám ve směru poledníků, tak je to s rozestupem pod metr. Otázkou je, jaké jsou rozestupy ve směru rovnoběžek. Ale zase tak málo pravděpodobné mi to nepřipadá.
    Výkon laserů asi nebude takový, aby mohl poškodit snímače, ale nějakou stopu asi zanechá…

    • Dušan Majer napsal:

      Rozestupy mezi jednotlivými pásy od světelných svazků jsou uvedeny v infografice.

    • Petr Scheirich napsal:

      Lasery se k měření používají proto, že jde o zdroj koherentního světla, takže i těch několik málo fotonů, které se vrátí zpět do příjmače, lze odlišit od všech ostatních fotonů, kterých je vždy více, a identifikovat je jako ty, které byly laserem vyzářeny.
      Díky této vlastnosti může mít laser použitý k měření poměrně SLABÝ výkon. Astronomy to tedy nechává klidnými. Zdrojů parazitního signálu na astronomických snímcích je tolik (stopy přeletů družic, letadel, částice kosmického záření), že prakticky každé měření/snímek vzniká složením nebo opakováním více snímků po sobě. Pokud zrovna na některém bude překážet ICESat-2, tak se prostě snímek vyhodí.

  3. John Peri napsal:

    Pane Majer
    Děkuji za přiloženou infografiku.
    Je to tam moc pěkně vysvětleno.
    Ale asi by to chtělo aby byl obrazek po otevření větší.
    Ten text byl hrozně drobný.Musel jsem si jej proto uložit a zvětšit abych si jej mohl přečíst.
    Ale i tak děkuji za překlad.Jde jen o mušku s kterou si jde poradit.

Zanechte komentář