Afbeelding tegoed: ESA
Deze kaart van de Middellandse Zee met ultrahoge resolutie van de Middellandse Zee had alleen met satellieten kunnen worden gemaakt. Voor elke gelijkwaardige kaart op de grond zijn bijna anderhalf miljoen thermometers tegelijk in het water nodig, één voor elke twee vierkante kilometer zee.
Deze meest gedetailleerde hittekaart ooit van alle 2965500 vierkante kilometer van de Middellandse Zee, 's werelds grootste binnenzee, wordt dagelijks bijgewerkt als onderdeel van ESA's Medspiration-project.
Met zeewatertemperatuur (SST) een belangrijke variabele voor weersvoorspellingen en steeds meer gezien als een belangrijke indicator van klimaatverandering, is het idee achter Medspiration om gegevens van meerdere satellietsystemen te combineren om een robuuste set gegevens over het zeeoppervlak te produceren voor assimilatie in oceaanvoorspellingen modellen van de wateren rond Europa en ook de hele Atlantische Oceaan.
Voor de Middellandse Zee wordt het Medspiration-product gemaakt met een ongekende ruimtelijke resolutie van twee vierkante kilometer, zoals Ian Robinson van het Southampton Oceanography Centre, die het Medspiration Project beheert, uitlegt: “De verdeling van de oppervlaktetemperatuur in de Middellandse Zee bevat veel fijn gedetailleerde kenmerken die onthullen draaikolken, fronten en pluimen die verband houden met de dynamiek van de watercirculatie. Een resolutie zo fijn als deze is nodig om deze functies goed te kunnen volgen. ”
De resterende oceaanproducten moeten een nog steeds indrukwekkende ruimtelijke resolutie van tien vierkante kilometer hebben. Algehele resultaten van het Medspiration-project worden ook meegenomen in een nog ambitieuzer schema om alle beschikbare SST-gegevens te combineren in een wereldwijd product met hoge resolutie, bekend als het Global Ocean Data Assimilation Experiment (GODAE) High-Resolution Sea Surface Temperature Pilot Project (GHRSST- PP).
Het doel is om aan de gebruikersgemeenschap elke zes uur een nieuwe generatie zeer nauwkeurige wereldwijde SST-producten te leveren met een ruimteresolutie van minder dan tien kilometer.
Als een belangrijke stap om dit doel te bereiken, heeft ESA niet alleen Medspiration geïnitieerd als de Europese bijdrage aan de algehele GHRSST-PP-inspanning, maar het Agentschap heeft ook een GHRSST International Project Office gefinancierd, gevestigd in het Hadley Center for Climate Prediction and Research, een onderdeel van het UK Met Office in Exeter.
"Medspiration loopt voorop in de inspanningen van GHRSST-PP en stimuleert de operationele demonstratie van GHRSST-PP als een internationaal systeem", zegt Craig Donlon, hoofd van het GHRSST-kantoor. “GHRSST heeft zich ontwikkeld met een‘ systeemsysteem ’-benadering, veeleisende stabiele interfaces en uitgebreide gegevensverwerkings- en verwerkingssystemen.
“Medspiration is klaar om de Europese component van GHRSST-PP te leveren. In de komende 12 maanden zal Medspiration een fundamentele rol spelen in samenwerking met andere operationele groepen in de VS, Australië en Japan, aangezien het GHRSST-PP-systeem begint met de operationele levering van een nieuwe generatie SST-dataproducten aan Europese en internationale gebruikersgemeenschappen in bijna echte tijd."
De temperatuur van het oceaanoppervlak is een belangrijke fysieke eigenschap die de overdracht van warmte-energie, momentum, waterdamp en gassen tussen de oceaan en de atmosfeer sterk beïnvloedt.
En omdat water veel tijd nodig heeft om op te warmen of af te koelen, fungeert het zeeoppervlak als een enorm reservoir van warmte: alleen de bovenste twee meter oceaan slaat alle equivalente energie in de atmosfeer op.
Slaat al hun water meer dan duizend keer deze zelfde waarde op? klimatologen noemen de oceanen soms het ‘geheugen’ van het aardse klimaat, en het meten van SST op lange termijn is de meest betrouwbare manier om het tempo van de opwarming van de aarde vast te stellen.
Net als thermometers in de lucht, meten een aantal verschillende satellieten continu SST. De Advanced Along-Track Scanning Radiometer (AATSR) aan boord van ESA's Envisat gebruikt bijvoorbeeld infraroodgolflengten om SST voor een vierkante kilometer oceaan met een nauwkeurigheid van 0,2 ° C te verkrijgen. Dankzij de hoge nauwkeurigheid helpt AATSR zelfs bij het kalibreren van andere sensoren die door het Medspiration-project worden gebruikt.
Andere satellieten hebben mogelijk een verminderde nauwkeurigheid of resolutie, maar maken dit mogelijk goed met cloud-doordringende microgolfcapaciteiten of veel grotere meet ‘footprints’. Alle beschikbare satellietgegevens combineren? samen met lokale metingen van boeien en onderzoeksschepen - en u kunt dagelijkse monitoring van de temperatuur van alle oceanen bereiken die 71% van het aardoppervlak bedekken. Deze informatie wordt vervolgens voorbereid voor invoer in de relevante 'virtuele oceaan'? een geavanceerd computermodel van het echte artikel.
De combinatie van satelliet en ook beschikbare in-situ observaties met numerieke modellering? een techniek die bekend staat als 'data-assimilatie'? is een extreem krachtige. Het heeft een revolutie teweeggebracht in de weersvoorspelling van de atmosfeer en wordt nu toegepast op de oceanen.
Bijna-realtime observatie-input zorgt ervoor dat een oceaanmodel niet teveel van de werkelijkheid afwijkt, terwijl de output van het model eventuele hiaten in de dekking compenseert. Met een maximale koppeling tussen werkelijke waarnemingen en het numerieke model, kunnen outputgegevens geloofwaardig worden gebruikt voor operationele taken zoals de voorspelling van zeetoestanden en algenbloei, en het voorspellen van het pad van olielozingen. En deze modellen kunnen ook worden gebruikt om dieper te kijken dan alleen het oceaanoppervlak.
"De tijd komt voor operationele monitoring en prognoses van driedimensionale mondiale oceaanstructuren", zegt Jean-Louis Fellous, directeur voor oceaanonderzoek bij IFREMER in Frankrijk, het Franse onderzoeksinstituut voor exploitatie van de zee, een partner van het Medspiration-project. “Een project als Medspiration levert een belangrijke bijdrage aan dit streven.
“Met de mogelijkheden die worden geboden door SST-sensoren in de ruimte, satelliethoogtemeters en de 1.500 profileringsdrijvers die de temperatuur en het zoutgehalte in de diepe oceaan meten? en al deze gegevens worden in bijna realtime aan wereldwijde oceaanmodellen toegevoerd, deze visie wordt werkelijkheid. ”
Hoewel de nieuwe kaart van de Middellandse Zee een belangrijke stap voorwaarts betekent, blijven zowel Medspiration als GODAE GHRSST-PP op dit moment nog in uitvoering.
Het grootste probleem bij het monitoren van SST met hoge resolutie van de Middellandse Zee is bewolking. Ter compensatie beschikt het team over een bijna realtime datastroom van vier afzonderlijke satellieten? twee Europese, een Amerikaanse en een Japanse. Ook wordt een techniek toegepast die ‘objectieve analyse’ wordt genoemd en die wolkeffecten minimaliseert door waarden te interpoleren van net buiten het verduisterde gebied of van dat gebied dat soms wordt gemeten voordat of nadat de wolk het bedekte.
Het routinematig combineren van satellietgegevens is moeilijk omdat de thermische structuur van de bovenste oceaan in feite buitengewoon complex is en verschillende sensoren verschillende waarden kunnen meten. Er is ook een aanzienlijke variabiliteit van dag tot nacht, waarbij de dagtemperaturen met de diepte veel meer variëren dan die 's nachts.
Een deel van het doel van Medspiration is om volledig rekening te houden met deze dagelijkse cyclus, om de algehele effectiviteit van de assimilatie van gegevens in oceaanvoorspellingsmodellen te verbeteren.
Oorspronkelijke bron: ESA News Release
