Eliminar el deslumbramiento de CryoSat produce una primera


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14/09/2022
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Desde su lanzamiento hace más de 12 años, la misión de hielo CryoSat de la ESA ha deslumbrado por su absoluta excelencia tecnológica y científica. Este magnífico satélite Earth Explorer ha devuelto una gran cantidad de información que ha transformado nuestra comprensión del hielo de la Tierra y cómo está respondiendo al cambio climático. En algunas circunstancias, sin embargo, quedar deslumbrado no es bueno, especialmente cuando se trata de medir la altura del hielo marino desde el espacio durante el verano.

A papel publicado en Naturaleza describe cómo los científicos ahora han encontrado una forma ingeniosa de eliminar el molesto problema del deslumbramiento del agua de deshielo de la superficie para producir las primeras mediciones altimétricas continuas durante todo el año del espesor del hielo marino en el Océano Ártico.

Como uno de los componentes más dinámicos del sistema climático de la Tierra, el hielo marino aumenta y disminuye naturalmente con las estaciones, pero la tendencia general es de rápido descenso como resultado del calentamiento climático.

El hielo flotante no solo juega un papel fundamental en el ambiente polar sino también en el clima global. Por ejemplo, su superficie blanca refleja mucha más luz solar hacia el espacio que el océano oscuro, actúa como aislante entre las aguas del océano y el aire, y ayuda a impulsar los patrones de circulación oceánica global. También apoya a las comunidades nativas y es vital para la vida silvestre por encima y por debajo del agua.

Para comprender exactamente cuánto hielo está perdiendo el Océano Ártico, se necesitan medidas tanto de la extensión como del grosor del hielo para calcular la pérdida real en términos de volumen.

Jack Landy, de la UiT Arctic University of Norway, dijo: “El hielo del Ártico se está derritiendo más rápido que nunca. Necesitamos conocimientos sobre el espesor del hielo marino, tanto para reducir los riesgos de seguridad para las empresas y el transporte marítimo, como para hacer previsiones sobre el clima futuro”.

Estanques de agua de deshielo de verano en el hielo marino en el Océano Ártico

Los satélites se han utilizado para estimar el espesor del hielo desde la década de 1980, pero estas medidas son más fiables durante el invierno, de octubre a marzo, cuando el hielo y la nieve están fríos y secos.

Durante el verano, una gran área de hielo marino en el Ártico se derrite y, a medida que el cambio climático se hace sentir, la cantidad que queda en septiembre tiende a ser menor a medida que pasan los años.

Sin embargo, es el grosor del hielo de verano lo que resulta más arduo de medir desde el espacio. Esto se debe a que se pueden acumular estanques de agua de deshielo en la superficie del hielo, lo que genera imprecisiones en los datos satelitales.

El Dr. Landy afirmó: «En los meses de verano, los instrumentos de los satélites pueden verse deslumbrados por el agua derretida que se acumula en la superficie del hielo marino, lo que significa que no pueden distinguir entre el hielo derretido y la superficie del agua abierta entre los témpanos de hielo marino».

Este problema del deslumbramiento también complica la forma en que los científicos interpretan los datos de la misión CryoSat.

Medición del francobordo del hielo marino

CryoSat lleva un altímetro de radar especializado que mide la altura del hielo que sobresale del agua y, a partir de este, se puede calcular el espesor del hielo.

Confiar en los datos satelitales es absolutamente clave para la investigación en ciencias del clima, por lo que, financiado inicialmente por Programa de becas Living Planet de la ESA y luego por el Consejo de Investigación del Medio Ambiente Natural del Reino Unido y el Consejo de Investigación de Noruega, un equipo dirigido por el Dr. Landy investigó cómo se podría hallar este problema del deslumbramiento.

Sus resultadospublicado hoy en Naturalezadescriben cómo aprovecharon la inteligencia artificial y la aplicaron a los datos de CryoSat para producir el primer registro de espesor de hielo marino panártico, de todo el año, de una década y dos veces al mes para 2011-2020.

El Dr. Landy explicó: “Nuestro equipo internacional usó técnicas de inteligencia artificial para verificar si CryoSat estaba mirando los témpanos de hielo marino que se derriten o la superficie del océano entre los témpanos, luego usamos simulaciones de modelos de radar para asegurarnos de que CryoSat estaba midiendo el grosor del hielo marino correctamente. .”

“Al comparar los nuevos datos satelitales con las observaciones in situ de las campañas de trabajo de campo en el Ártico, descubrimos que CryoSat podía medir con precisión el espesor del hielo marino durante el verano. Los datos han revelado que el volumen del hielo marino se reduce en un 80 % cada verano en el Ártico, desde alrededor de 23 000 km cúbicos al final del invierno hasta alrededor de 4 000 km al final del verano.

“Los modelos climáticos predicen que el Océano Ártico ha perdido alrededor de las tres cuartas partes de su volumen de hielo marino de verano desde la década de 1980. Nuestras nuevas observaciones confirman que durante la última década, el volumen de hielo marino de verano ha sido tan bajo como lo predijeron los modelos”.

Espesor del hielo marino durante todo el año de CryoSat

Según el Dr. Michel Tsamados del University College London, los hallazgos son de gran importancia para nuestra comprensión del tiempo y el clima. “Cuando usamos los nuevos datos de espesor del hielo en modelos de predicción numérica avanzados, mejorará tanto nuestros pronósticos a corto plazo para el clima en las latitudes medias como los pronósticos a largo plazo que muestran qué clima tendremos en el futuro. ”

Además de hacer avanzar la ciencia del clima, estos nuevos hallazgos también tendrán importantes usos prácticos. Por ejemplo, conducen a un camino ártico más seguro para el tráfico marítimo, especialmente en verano.

El derretimiento del hielo del verano ha significado que el envío haya aumentado significativamente en los últimos años, particularmente en el Mar de Barents y cerca de Svalbard. Sin embargo, antes de poner rumbo, los barcos necesitan información precisa sobre dónde está el hielo y qué tan grueso es.

El Instituto Meteorológico de Noruega proporciona pronósticos de hielo marino para el Ártico, pero han carecido de observaciones panárticas del espesor del hielo marino durante los meses de verano.

Medición del espesor del hielo marino en el Ártico para su validación

“Usando los nuevos datos satelitales, finalmente podemos hacer pronósticos de hielo marino informados por el espesor del hielo, no solo para el invierno, sino también para el verano. Esto aumenta la seguridad de los barcos y barcos de pesca», añadió el Dr. Landy.

«También podemos predecir si habrá hielo o no en un lugar determinado en septiembre, midiendo el espesor del hielo en mayo».

Esta nueva forma de lidiar con el deslumbramiento de los estanques de agua de deshielo también supone un importante paso adelante para la ESA en el desarrollo del futuro altímetro de topografía de hielo y nieve polar Copernicus, CRISTAL.

Con un altímetro de radar de doble frecuencia y un radiómetro de microondas, CRISTAL medirá y monitoreará el espesor del hielo marino y la profundidad de la nieve que lo recubre. En conjunto, las observaciones de la extensión del hielo marino realizadas por la misión Copernicus Imaging Microwave Radiometer, las mediciones de CRISTAL respaldarán las operaciones marítimas en los océanos polares y contribuirán a una mejor comprensión del calentamiento del Ártico en el volumen del hielo marino.

El científico de la misión CRISTAL de la ESA, el Dr. Paolo Cipollini, dijo: «Ahora que CryoSat ha demostrado claramente que podemos tomar medidas del espesor del hielo marino durante todo el año desde el espacio, confiamos en que en un futuro no muy lejano estaremos capaz de asegurar la continuidad de esas medidas cruciales durante muchos años, gracias a los dos satélites CRISTAL que se están construyendo actualmente.

CRISTAL

“El enfoque de dos frecuencias de CRISTAL en combinación con un modo de operación mejorado del radar hará que estas mediciones sean aún más precisas.

“En última instancia, debemos asegurarnos de implementar un segmento terrestre operativo para producir datos de forma rutinaria durante todo el año para los servicios de Copernicus, en beneficio de los muchos usuarios en la investigación climática y las operaciones comerciales”.

Mientras tanto, el equipo CryoSat de la ESA se está enfocando aún más en nuevas formas de obtener lo mejor de los datos de la misión.

El gerente de la misión CryoSat de la ESA, Tommaso Parrinello, señaló: “Uno de nuestros objetivos con respecto a la extensión de la misión hasta 2025 es mejorar aún más los datos de CryoSat y también agregar nuevos productos de datos a la cartera de la misión.

“Estamos buscando varios métodos nuevos, incluida la inteligencia artificial, para hacer esto”.



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Eliminar el deslumbramiento de CryoSat produce una primera
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