Satelity pomagają przewidywać zagrożenia związane z lodem morskim
Ocieplenie klimatu powoduje kurczenie się i spadek grubości paku lodowego, co pozwala na zwiększenie zasięgu transportu morskiego i wzrost wydobycia ropy i gazu oraz rozwój górnictwa w Arktyce. Nadal jednak występują trudne warunki związane z lodem morskim i konieczne jest ich monitorowanie. Ogólnie rzecz biorąc, zagrożenia związane z lodem morskim dotyczą jego grubości i deformacji. Finansowany ze środków UE w ramach programu Horyzont 2020 projekt SPICES (Space-borne observations for detecting and forecasting sea ice cover extremes) koncentrował się na wykrywaniu skrajnych wartości pokrywy lodu morskiego i automatycznym tworzeniu produktów ostrzegających przed takim lodem. „Produkty te oparte są na szerokiej gamie danych z obserwacji Ziemi (EO) uzyskanych z czujników kosmicznych oraz numerycznych danych z modeli prognozy pogody (NWP)”, mówi koordynator projektu dr Jari Haapala. „Wykorzystaliśmy również różne dane o śniegu i lodzie morskim in situ, jak również dane z teledetekcji lotniczej, aby opracowywać i sprawdzać poprawność produktów związanych z lodem morskim”, dodaje. Pomiar grubości lodu Gdy wiatr i prądy oceaniczne powodują napieranie na siebie tafli lodowych, na powierzchni lodu morskiego tworzą się wybrzuszenia – stanowiące poważne przeszkody dla żeglugi – które są automatycznie wykrywane na zdjęciach satelitarnych. Partnerzy projektu opracowali nowy algorytm wykrywania intensywności wybrzuszeń ze zdjęć wykonanych za pomocą radaru z aperturą syntetyczną (SAR), co stanowi nowy ważny parametr dla nawigacji w lodzie. Satelita CryoSat-2 Europejskiej Agencji Kosmicznej został zaprojektowany w celu badania klimatu. Naukowcy odkryli jednak, że dzienne dane dotyczące trajektorii grubości lodu morskiego mogą być wykorzystywane do wykrywania ekstremalnych wartości pokrywy lodu. „Opracowaliśmy nowy produkt do oceny regionalnych zmian grubości z dzienną rozdzielczością, jak również do wykrywania grubego lodu o wysokiej rozdzielczości”, twierdzi dr Haapala. W marginalnej strefie lodowej, w której następuje przejście od otwartego oceanu do lodu morskiego, fale oceaniczne tworzą „krążki lodowe” z podwyższonymi brzegami. Projekt SPICES z powodzeniem wykorzystał nowe dane terenowe do opracowania algorytmów wykrywania krążków lodowych, które mogą być napędzane przez fale w kierunku paku lodowego, gdzie spiętrzają się i zamarzają, zwiększając jego grubość. Nowe techniki mapowania Naukowcy wykorzystali również dane SAR z satelity Sentinel-1 do opracowania nowej metody mapowania zasięgu „szybkiego lodu”, który przykrywa wodę morską, ale jest „przymocowany” do linii brzegowej Arktyki. Ponadto naukowcy udoskonalili wykorzystanie spektrometru obrazującego o średniej rozdzielczości MERIS i czujników Ocean Land Colour Instrument do wykrywania zmienności rocznej i regionalnej albedo paków lodowych (zdolności do odbijania światła słonecznego, które w przeciwnym razie byłoby wchłaniane i powodowałoby ocieplenie) oraz oczek wytopionych w pokrywie lodowej. Wreszcie, naukowcy włączyli produkty z lodu morskiego do modeli predykcyjnych. „Eksperymenty numeryczne z modelami prognoz sezonowych Europejskiego Centrum Średniookresowych Prognoz Pogody (ECMWF) sugerują, że wykorzystanie obserwacji grubości lodu morskiego prowadzi do poprawy prognoz sezonowych dla lat o ekstremalnie niskim stopniu występowania lodu morskiego w lecie”, podkreśla dr Haapala. Produkty te mogą być zintegrowane z operacyjnymi łańcuchami usług przez Europejską Organizację Eksploatacji Satelitów Meteorologicznych, Centrum Zastosowań Satelitarnych w zakresie Lodu Morskiego i Oceanicznego, krajowe służby lodowe oraz usługi morskie programu Copernicus. Dr Haapala dostrzega duży potencjał rynku dla usług prognozowania sezonowego lodu morskiego. „Usługa mogłaby opierać się na partnerstwie pomiędzy ECMWF i krajowymi ośrodkami prognozowania lub firmami prywatnymi, przy czym ECMWF dostarczałaby prognozy globalne, podczas gdy instytucje naukowe i MŚP dostarczałyby klientom produkty i usługi dostosowane do ich potrzeb”, podsumowuje.
Słowa kluczowe
SPICES, lód morski, oceany polarne, Sentinel, CryoSat, klasyfikacja lodu morskiego, grubość lodu, albedo, prognozy sezonowe
