Źródło zdjęcia: ESA
Ta mapa Morza Śródziemnego o ultrawysokiej rozdzielczości na powierzchni morza mogła być wykonana wyłącznie z satelitów. Każda równoważna mapa naziemna wymagałaby prawie półtora miliona termometrów umieszczonych jednocześnie w wodzie, po jednym na każde dwa kilometry kwadratowe morza.
Ta najbardziej szczegółowa mapa temperatur wszystkich 2 965 500 kilometrów kwadratowych Morza Śródziemnego, największego na świecie morza śródlądowego, jest aktualizowana codziennie w ramach projektu Medspiration ESA.
Ponieważ temperatura powierzchni morza (SST) jest ważną zmienną w prognozowaniu pogody i coraz częściej postrzegana jako kluczowy wskaźnik zmian klimatu, idea Medspiration polega na połączeniu danych z wielu systemów satelitarnych w celu stworzenia solidnego zestawu danych powierzchni morza w celu asymilacji w prognozowaniu oceanu modele wód w całej Europie, a także na całym Oceanie Atlantyckim.
W przypadku Morza Śródziemnego powstaje produkt Medspiration o niespotykanej rozdzielczości przestrzennej wynoszącej dwa kilometry kwadratowe, jak wyjaśnia Ian Robinson z Southampton Oceanography Center, zarządzający projektem Medspiration: „Rozkład temperatury powierzchni w Morzu Śródziemnym zawiera wiele drobiazgowo szczegółowych cech, które: ujawniają wiry, fronty i pióropusze związane z dynamiką obiegu wody. Konieczna jest tak wysoka rozdzielczość, aby umożliwić prawidłowe śledzenie tych funkcji. ”
Pozostałe produkty oceaniczne mają mieć wciąż imponującą rozdzielczość przestrzenną wynoszącą dziesięć kilometrów kwadratowych. Ogólne wyniki projektu Medspiration są również wykorzystywane w jeszcze bardziej ambitnym schemacie łączenia wszystkich dostępnych danych SST w ogólnoświatowy produkt o wysokiej rozdzielczości, znany jako Global Pilot Data Ocean Assimilation Experiment (GODAE) - projekt pilotażowy wysokiej temperatury powierzchni morza o wysokiej rozdzielczości (GHRSST- PP).
Jego celem jest dostarczenie społeczności użytkowników nowej generacji wysoce dokładnych światowych produktów SST o rozdzielczości mniejszej niż dziesięć kilometrów co sześć godzin.
Jako ważny krok w kierunku osiągnięcia tego celu, ESA nie tylko zainicjowała Medspiration jako europejski wkład w ogólny wysiłek GHRSST-PP, ale Agencja sfinansowała Międzynarodowe Biuro Projektowe GHRSST, zlokalizowane w Hadley Center for Prediction and Research, część UK Met Office z siedzibą w Exeter.
„Medspiracja jest na czele wysiłków GHRSST-PP i prowadzi operacyjną demonstrację GHRSST-PP jako systemu międzynarodowego”, mówi Craig Donlon, szef biura GHRSST. „GHRSST opracował podejście oparte na„ systemie systemów ”, wymagające stabilnych interfejsów oraz kompleksowych systemów przetwarzania i przetwarzania danych.
„Medspiration jest gotowe do dostarczenia europejskiego komponentu GHRSST-PP. W ciągu najbliższych 12 miesięcy Medspiration będzie odgrywać fundamentalną rolę we współpracy z innymi grupami operacyjnymi w USA, Australii i Japonii, ponieważ system GHRSST-PP rozpoczyna operacyjne dostarczanie nowej generacji produktów danych SST do europejskich i międzynarodowych społeczności użytkowników w pobliżu czas rzeczywisty."
Temperatura powierzchni oceanu jest ważną właściwością fizyczną, która silnie wpływa na transfer energii cieplnej, pędu, pary wodnej i gazów między oceanem a atmosferą.
A ponieważ woda potrzebuje dużo czasu na rozgrzanie lub ochłodzenie powierzchni morza, działa jak ogromny rezerwuar ciepła: same dwa górne metry oceanu przechowują całą równoważną energię zawartą w atmosferze.
Całe ich wody przechowują ponad tysiąc razy tę samą wartość? klimatolodzy czasami określają oceany jako „pamięć” klimatu Ziemi, a pomiar SST w długim okresie jest najbardziej wiarygodnym sposobem ustalenia tempa globalnego ocieplenia.
Podobnie jak termometry na niebie, wiele różnych satelitów mierzy SST na bieżąco. Na przykład zaawansowany radiometr skanujący wzdłuż ścieżki (AATSR) na pokładzie Envisat ESA wykorzystuje długości fal podczerwonych do uzyskania SST dla kilometra kwadratowego oceanu z dokładnością do 0,2 ° C. W rzeczywistości, dzięki wysokiej dokładności, AATSR pomaga w kalibracji innych czujników stosowanych w projekcie Medspiration.
Inne satelity mogą mieć zmniejszoną dokładność lub rozdzielczość, ale potencjalnie nadrabiają to zdolnościami mikrofalowymi przebijającymi chmurę lub znacznie większymi pomiarami „śladów”. Połączyć wszystkie dostępne dane satelitarne? wraz ze zlokalizowanymi pomiarami z boi i statków badawczych - i możesz osiągnąć codzienne monitorowanie temperatury wszystkich oceanów pokrywających 71% powierzchni Ziemi. Informacje te są następnie przygotowywane do wprowadzenia do odpowiedniego „wirtualnego oceanu”? wyrafinowany komputerowy model oryginalnego artykułu.
Połączenie satelitarnych i dostępnych obserwacji in situ z modelowaniem numerycznym? technika znana jako „asymilacja danych”? jest niezwykle potężny. Zrewolucjonizowało prognozowanie pogody atmosferycznej i jest obecnie stosowane w oceanach.
Dane obserwacyjne w czasie rzeczywistym zapobiegają zbyt dużemu odwróceniu modelu oceanu od rzeczywistości, a dane wyjściowe z modelu uzupełniają wszelkie luki w zasięgu. Dzięki zmaksymalizowanemu sprzężeniu między rzeczywistymi obserwacjami a modelem numerycznym dane wyjściowe można wiarygodnie wykorzystać do zadań operacyjnych, takich jak prognozowanie stanu morza i kwitnienia glonów oraz przewidywanie ścieżki wycieków ropy. Te modele mogą być również używane do patrzenia głębiej niż tylko powierzchnia oceanu.
„Nadszedł czas na monitorowanie operacyjne i prognozowanie trójwymiarowej globalnej struktury oceanu”, komentuje Jean-Louis Fellous, dyrektor ds. Badań oceanów we francuskim IFREMER, francuski instytut badawczy ds. Eksploatacji morza, partner projektu Medspiration. „Projekt taki jak Medspiration jest kluczowym wkładem w to przedsięwzięcie.
„Z możliwościami oferowanymi przez kosmiczne czujniki SST, wysokościomierze satelitarne i 1500 pływaków profilujących mierzących temperaturę i zasolenie w głębokim oceanie? a wszystkie te dane są przekazywane w czasie rzeczywistym globalnym modelom oceanów, ta wizja staje się rzeczywistością. ”
Chociaż nowa mapa Morza Śródziemnego stanowi ważny krok naprzód, zarówno Medspiration, jak i GODAE GHRSST-PP nadal trwają w tym momencie.
Głównym problemem w monitorowaniu SST Morza Śródziemnego w wysokiej rozdzielczości jest zachmurzenie. Aby zrekompensować zespołowi, dostępny jest strumień danych prawie w czasie rzeczywistym z czterech oddzielnych satelitów? dwóch europejskich, jednego amerykańskiego i jednego japońskiego. Zastosowano również technikę zwaną „obiektywną analizą”, która minimalizuje efekty chmur poprzez interpolację wartości bezpośrednio poza zasłoniętym obszarem lub z tego obszaru mierzonego w momentach przed nim lub po nim.
Rutynowe mieszanie danych satelitarnych jest trudne, ponieważ struktura termiczna górnego oceanu jest w rzeczywistości niezwykle złożona, a różne czujniki mogą mierzyć różne wartości. Istnieje również znaczna zmienność z dnia na noc, z temperaturami w ciągu dnia zmieniającymi się na głębokości znacznie bardziej niż w nocy.
Jednym z celów Medspiration jest pełne uwzględnienie tego cyklu dobowego, aby poprawić ogólną skuteczność asymilacji danych w modelach prognozowania oceanów.
Oryginalne źródło: ESA News Release
