Afbeelding tegoed: ESA
De European Space Agency heeft aangetoond dat de Envisat Earth-satelliet voor monitoring van de aarde de waterstanden van binnenmeren en rivieren kan volgen; plekken op de aarde die voorheen onzichtbaar waren voor eerdere radaraltimetrie. De radarhoogtemeter 2 aan boord van Envisat verzendt 1800 radarpulsen per seconde vanaf 800 km hoogte en berekent vervolgens hoe lang het duurt om terug te keren - dit vertelt het apparaat de exacte afstand tot de planeet. Een team heeft de ruwe Envisat-gegevens doorgenomen en een manier bedacht om rivierwaterstanden te extraheren door specifieke soorten radarecho's te spotten. ESA zal 12 jaar rivierniveaus vrijgeven die wetenschappers kunnen bestuderen.
Al meer dan een decennium gebruikt ESA satellieten om radarpulsen van de aarde af te kaatsen en nauwkeurig de hoogte van oceaan- en landoppervlakken te meten. Maar meren en rivieren in het binnenland waren effectieve blinde vlekken voor radaraltimetrie? tot nu toe.
Volgende week geeft ESA een preview van een nieuw productgamma genaamd River and Lake Level van Altimetry dat voorheen ontoegankelijke informatie geeft over de waterstanden van grote meren en rivieren over het aardoppervlak, afgeleid van Envisat- en ERS-radarhoogtemetermetingen.
Hydrologen kunnen deze nieuwe gegevens gebruiken om rivierhoogten over de hele planeet te volgen, de impact van de opwarming van de aarde te beoordelen en te helpen bij het beheer van watervoorraden. Binnenwaterlichamen zijn belangrijk als belangrijke bronnen van zowel water als voedsel voor de mensen om hen heen. Het zijn ook vaak regio's met een maximale biodiversiteit en vertegenwoordigen vroege indicatoren van regionale klimaatverandering.
Er is een nieuw verwerkingsalgoritme ontwikkeld om de bevindingen van rivieren en meren te extraheren uit onbewerkte radarhoogtemetergegevens. De ontwikkelingsinspanning werd geleid door professor Philippa Berry van de Britse De Montfort University: "Het nieuwe radarhoogtemeterproduct is een grote sprong voorwaarts voor hydrologen. Het biedt hen een nieuw hulpmiddel om zowel de historische veranderingen in de waterstanden als kritisch belangrijke gegevens te bestuderen in voorspellingsmodellen van waterbeschikbaarheid, waterkrachtproductie, overstromingen en droogte en algemene klimaatveranderingen. ”
De Radar Altimeter 2 (RA-2) die aan boord van ESA's Envisat-omgevingssatelliet wordt gevlogen, is de verbeterde opvolger van eerdere radarhoogtemeters op het ERS-1- en ERS-2-ruimtevaartuig. Vanuit zijn 800 km hoge polaire baan stuurt hij 1800 afzonderlijke radarpulsen per seconde naar de aarde en registreert vervolgens hoe lang het duurt voordat hun echo terugkeert? hun reis te timen tot onder een nanoseconde om de exacte afstand tot de planeet beneden te berekenen.
Radarhoogtemeters werden voor het eerst in de ruimte gevlogen in de jaren zeventig, aan boord van NASA's Skylab en Seasat. Deze vroege inspanningen bleven sterk gericht op de oceanen, omdat minder gladde landoppervlakken niet te ontcijferen signalen teruggaven. Maar naarmate de technologie verbeterde, kwamen er betrouwbare gegevens over landhoogte beschikbaar. De RA-2 van Envisat heeft een innovatief volgsysteem met 'vierwielaandrijving', waardoor het radarcontract kan worden gehandhaafd, zelfs als het terrein eronder verschuift van oceaan naar ijs of droog land.
Maar rivieren en meren zijn zwaardere doelen gebleken. Grote meren en brede rivieren zoals de Amazone keerden vaak verleidelijke ‘natte’ radarsignalen terug, maar echo's van het nabijgelegen droge land verstoorden de meeste van dergelijke signalen.
Omdat ESA meende dat volwaardige monitoring van rivier- en meerniveau haalbaar was, gunde de Montfort University een contract voor de ontwikkeling van een geschikt softwareproduct, waarbij Lancaster University adviseerde over veldhydrologie.
Het team van De Montfort University ging vervolgens zorgvuldig door met het doorzoeken van vele gigabytes aan onbewerkte gegevens die waren verkregen over rivieren en meren, waarbij kennis werd genomen van het soort echovormen dat zich voordeed. Ze sorteerden verschillende echovormen in verschillende categorieën en creëerden vervolgens een geautomatiseerd proces om deze vormen te herkennen binnen 'natte' signalen en uiteindelijk bruikbare gegevens eruit te halen.
"Om dit te doen, moet de vorm van elke individuele echo worden geanalyseerd en moet de exacte tijd die overeenkomt met de echocomponent van het meer of de rivier worden berekend", legt professor Berry uit. “Naast het identificeren en verwijderen van de echo van het omringende land, wordt dit proces bemoeilijkt door het veelvuldig voorkomen van eilanden en zandbanken, vooral in riviersystemen. Maar uiteindelijk is deze aanpak inderdaad zeer effectief gebleken, met het succesvol ophalen van hoogten uit de meeste grote rivier- en meersystemen op aarde. "
Volgende week verschijnen de eerste demonstratieproducten met dit nieuwe algoritme, dat representatieve gegevens van de afgelopen zeven jaar bevat voor rivieren en meren in Afrika en Zuid-Amerika. Het plan is dat de globale hoogtemetergegevens van de afgelopen 12 jaar vervolgens opnieuw worden verwerkt om hydrologen historische informatie te verschaffen, die van onschatbare waarde is voor het beoordelen van langetermijntrends.
ESA is ook van plan operationele software in haar grondsegment te installeren, zodat het product uiteindelijk bijna realtime aan gebruikers kan worden geleverd, binnen drie uur of minder nadat het uit de ruimte is verkregen.
Hydrologen hebben geen voorkennis van radaraltimetrie nodig om gebruik te maken van de nieuwe gegevens, waarbij één product dat bekend staat als River Lake Hydrology gegevens levert die overeenkomen met rivierdoorlaatpunten, alsof er daadwerkelijk riviermeters aanwezig waren.
Dergelijke meters zijn de traditionele manier waarop metingen op rivier- en meerniveau worden verkregen, maar het aantal in situ is de afgelopen twee decennia sterk afgenomen. Het nieuwe product zal dit groeiende gebrek aan grondgegevens compenseren.
Het andere product heet River Lake Altimetry, bedoeld voor hoogtemeterspecialisten en biedt alle kruispunten voor een waterlichaam, samen met gedetailleerde informatie over alle instrumentele en geofysische correcties.
Previews van beide producten zijn toegankelijk via een speciale website (zie rechterbalk) of op een gratis cd? email [email protected] om een exemplaar te bestellen. Beide producten worden formeel aangekondigd op de Hydrology from Space-conferentie, die begint op maandag 29 september in Toulouse.
Oorspronkelijke bron: ESA-persbericht
