Πιστωτική εικόνα: ESA
Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος απέδειξε την ικανότητα του δορυφόρου παρακολούθησης Envisat Earth να παρακολουθεί τη στάθμη των υδάτων των εσωτερικών λιμνών και ποταμών. κηλίδες στη Γη που προηγουμένως ήταν αόρατες από προηγούμενη υψομετρία ραντάρ. Το ραντάρ Altimeter 2 επί του σκάφους Envisat στέλνει 1800 παλμούς ραντάρ το δευτερόλεπτο από υψόμετρο 800 km και στη συνέχεια υπολογίζει πόσο χρόνο χρειάζονται για να επιστρέψουν - αυτό λέει στη συσκευή την ακριβή απόσταση από τον πλανήτη. Μια ομάδα μελετήθηκε από τα ανεπεξέργαστα δεδομένα Envisat και βρήκε έναν τρόπο εξαγωγής των επιπέδων των υδάτων του ποταμού εντοπίζοντας συγκεκριμένα είδη ηχούς ραντάρ. Η ESA θα απελευθερώσει 12 χρόνια στάθμης ποταμού για να μελετήσουν οι επιστήμονες.
Για πάνω από μια δεκαετία η ESA χρησιμοποίησε δορυφόρους για να αναπηδήσει τους παλμούς ραντάρ από τη Γη και να μετρήσει με ακρίβεια το ύψος των επιφανειών του ωκεανού και της γης. Αλλά οι εσωτερικές λίμνες και τα ποτάμια ήταν αποτελεσματικά τυφλά σημεία για την υψομετρία ραντάρ; τουλάχιστον μέχρι τώρα.
Την επόμενη εβδομάδα, η ESA κάνει προεπισκόπηση μιας νέας σειράς προϊόντων που ονομάζεται River and Lake Level από την Altimetry, η οποία παρέχει προηγουμένως απρόσιτες πληροφορίες σχετικά με τη στάθμη του νερού των μεγάλων λιμνών και ποταμών σε όλη την επιφάνεια της Γης, που προέρχονται από μετρήσεις υψόμετρου ραντάρ Envisat και ERS.
Οι υδρολόγοι μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτά τα νέα δεδομένα για να παρακολουθούν τα ύψη του ποταμού σε όλο τον πλανήτη, να εκτιμήσουν τον αντίκτυπο της υπερθέρμανσης του πλανήτη και να βοηθήσουν στη διαχείριση των υδάτινων πόρων. Τα εσωτερικά υδάτινα σώματα είναι σημαντικά ως βασικές πηγές νερού και τροφής για τους ανθρώπους που ζουν γύρω τους. Είναι επίσης συχνά περιοχές με μέγιστη βιοποικιλότητα και αντιπροσωπεύουν πρώιμους δείκτες περιφερειακής αλλαγής του κλίματος.
Ένας νέος αλγόριθμος επεξεργασίας έχει αναπτυχθεί για την εξαγωγή ευρημάτων επιπέδου ποταμών και λιμνών από δεδομένα υψόμετρου ακατέργαστου ραντάρ. Την αναπτυξιακή προσπάθεια ηγήθηκε η καθηγήτρια Philippa Berry του Πανεπιστημίου De Montfort του Ηνωμένου Βασιλείου: «Το νέο προϊόν υψόμετρου ραντάρ είναι ένα μεγάλο άλμα προς τα εμπρός για τους υδρολόγους. Τους δίνει ένα νέο εργαλείο για να μελετήσουν τόσο τις ιστορικές αλλαγές στα επίπεδα του υδροφόρου ορίζοντα όσο και τα κρίσιμα σημαντικά δεδομένα που πρέπει να χρησιμοποιηθούν για την πρόβλεψη μοντέλων διαθεσιμότητας νερού, παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας, εκδηλώσεων πλημμύρας και ξηρασίας και συνολικών κλιματικών αλλαγών. "
Το ραντάρ Altimeter 2 (RA-2) που πετά πάνω στον περιβαλλοντικό δορυφόρο Envisat της ESA είναι η βελτιωμένη συνέχεια σε προηγούμενα υψόμετρα ραντάρ στα διαστημόπλοια ERS-1 και ERS-2. Από την πολική τροχιά ύψους 800 χιλιομέτρων στέλνει 1800 ξεχωριστούς παλμούς ραντάρ στη Γη ανά δευτερόλεπτο και στη συνέχεια καταγράφει πόσο καιρό χρειάζονται για να επιστρέψουν οι ηχώ τους; συγχρονίζοντας το ταξίδι τους κάτω από ένα nanosecond για να υπολογίσει την ακριβή απόσταση από τον πλανήτη παρακάτω.
Τα υψόμετρα ραντάρ μεταφέρθηκαν για πρώτη φορά στο διάστημα τη δεκαετία του 1970, πάνω στο Skylab και το Seasat της NASA. Αυτές οι πρώτες προσπάθειες έμειναν επικεντρωμένες σταθερά στους ωκεανούς, καθώς οι λιγότερο ομαλές επιφάνειες της γης επέστρεψαν μη διακριτά σήματα. Αλλά καθώς η τεχνολογία βελτιώθηκε, έγιναν διαθέσιμα αξιόπιστα δεδομένα ύψους γης. Το RA-2 της Envisat διαθέτει ένα πρωτοποριακό σύστημα παρακολούθησης «τετρακίνησης» που του επιτρέπει να διατηρεί τη σύμβαση ραντάρ, ακόμη και όταν το έδαφος κάτω από την εναλλαγή από ωκεανό σε πάγο ή ξηρά.
Όμως τα ποτάμια και οι λίμνες έχουν αποδειχθεί πιο σκληροί στόχοι. Μεγάλες λίμνες και μεγάλα ποτάμια όπως ο Αμαζόνιος συχνά επέστρεφαν δελεαστικά «βρεγμένα» σήματα ραντάρ, αλλά οι απόηχοι από την κοντινή ξηρά παραμόρφωσαν τα περισσότερα τέτοια σήματα.
Πιστεύοντας ότι η πλήρης παρακολούθηση του επιπέδου των ποταμών και των λιμνών ήταν ωστόσο εφικτή, η ESA ανέθεσε συμβόλαιο στο Πανεπιστήμιο De Montfort για την ανάπτυξη ενός κατάλληλου προϊόντος λογισμικού, με το Πανεπιστήμιο του Λάνκαστερ να συμβουλεύει την υδρολογία πεδίου.
Η ομάδα του Πανεπιστημίου De Montfort προχώρησε επιμελώς χτενίζοντας πολλά gigabytes ακατέργαστων δεδομένων που αποκτήθηκαν πάνω από ποτάμια και λίμνες, σημειώνοντας τον τύπο των ηχώ που εμφανίστηκαν. Ταξινόμησαν διαφορετικά σχήματα ηχούς σε διαφορετικές κατηγορίες, στη συνέχεια δημιούργησαν μια αυτοματοποιημένη διαδικασία για την αναγνώριση αυτών των σχημάτων μέσα σε «βρεγμένα» σήματα και τελικά εξαγάγουν χρήσιμα δεδομένα από αυτά.
«Για να γίνει αυτό, πρέπει να αναλυθεί το σχήμα κάθε μεμονωμένης ηχώ και ο ακριβής χρόνος που αντιστοιχεί στο στοιχείο ηχούς από τη λίμνη ή το ποτάμι πρέπει να υπολογιστεί», εξήγησε ο καθηγητής Berry. «Εκτός από τον εντοπισμό και την αφαίρεση της ηχώ από τη γύρω γη, αυτή η διαδικασία περιπλέκεται από τη συχνή εμφάνιση νησιών και αμμόλοφων, ιδιαίτερα σε συστήματα ποταμών. Αλλά στο τέλος αυτή η προσέγγιση έχει αποδειχθεί πολύ αποτελεσματική, με την επιτυχή ανάκτηση υψών από την πλειονότητα των μεγάλων συστημάτων ποταμών και λιμνών της Γης. "
Την επόμενη εβδομάδα βλέπουμε την κυκλοφορία των πρώτων προϊόντων επίδειξης χρησιμοποιώντας αυτόν τον νέο αλγόριθμο, που περιέχει αντιπροσωπευτικά δεδομένα από τα τελευταία επτά χρόνια για ποτάμια και λίμνες σε όλη την Αφρική και τη Νότια Αμερική. Το σχέδιο είναι ότι τα παγκόσμια δεδομένα υψομέτρου τα τελευταία 12 χρόνια θα επανεπεξεργαστούν για να παρέχουν στους υδρολόγους ιστορικές πληροφορίες, πολύτιμες για την αξιολόγηση των μακροπρόθεσμων τάσεων.
Η ESA σκοπεύει επίσης να εγκαταστήσει λειτουργικό λογισμικό στο επίγειο τμήμα της, οπότε τελικά το προϊόν μπορεί να παραδοθεί στους χρήστες σε σχεδόν πραγματικό χρόνο, εντός τριών ωρών ή λιγότερο από την απόκτησή του από το διάστημα.
Οι υδρολόγοι δεν χρειάζονται προηγούμενες γνώσεις σχετικά με την υψομετρία του ραντάρ για να κάνουν χρήση των νέων δεδομένων, με ένα προϊόν γνωστό ως River Lake Hydrology να παρέχει δεδομένα που αντιστοιχούν σε σημεία διέλευσης ποταμών, σαν να υπήρχαν πραγματικοί μετρητές ποταμών.
Τέτοιοι μετρητές είναι ο παραδοσιακός τρόπος με τον οποίο λαμβάνονται οι μετρήσεις της στάθμης του ποταμού και της λίμνης, αλλά ο αριθμός τους επιτόπου μειώθηκε απότομα τις τελευταίες δύο δεκαετίες. Το νέο προϊόν θα αντισταθμίσει αυτήν την αυξανόμενη έλλειψη δεδομένων εδάφους.
Το άλλο προϊόν ονομάζεται River Lake Altimetry, προορίζεται για ειδικούς υψομετρίας και παρέχει όλα τα σημεία διέλευσης για ένα υδατικό σύστημα, μαζί με λεπτομερείς πληροφορίες για όλες τις οργανικές και γεωφυσικές διορθώσεις.
Μπορείτε να έχετε πρόσβαση σε προεπισκοπήσεις και των δύο προϊόντων μέσω ενός αποκλειστικού ιστότοπου (βλ. Δεξιά γραμμή) ή σε δωρεάν CD; email [email προστατευμένο] για παραγγελία αντιγράφου. Και τα δύο προϊόντα ανακοινώνονται επίσημα στο συνέδριο Hydrology from Space, από τη Δευτέρα 29 Σεπτεμβρίου στην Τουλούζη.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων ESA
