הקדמה: התפקיד הקריטי של לוויינים ברמת הים

עליית רמת הים היא אחד האינדיקטורים המוחשיים והעמידים ביותר של כוכב לכת התחממות.מאז תחילת שנות ה-90, טכנולוגיית הלווין סיפקה שיא חסר תקדים, עקבי בעולם של האופן שבו האוקיינוסים בעולם משתנים.לפני עידן הלוויין, מדידות ברמת הים הנשתמכות ברשת של מדגי החוף, אשר הציעו כיסוי גיאוגרפי מוגבל והייתה כפופה לתנועות קרקעיות מקומיות.

כיום, צי של משימות לוויין – כולל סדרת ג'ייסון, סנטינל-6 מייקל פריליץ, ו- CryoSat של סוכנות החלל האירופית – פרסמו את עמוד השדרה של ניטור הים המבצעי.הלוויינים האלה מודדים את המרחק בין החללית לבין פני הים, באמצעות מכ"ם או פולסים לייזרים, לדיוק של כמה סנטימטרים.

כיצד טכנולוגיית לווין מודדת את רמת הים

רדאר אל-זמן: הטכניקה העיקרית

שיטת הליבה למדידת רמת הים מהחלל היא מכ"ם לווייני אל-זמן. לוויין נושא מכ"ם אלטר אשר משדר הדופקים קצרים של קרינת מיקרוגל לעבר פני השטח של האוקיינוס.המכשיר מודד את הזמן שלוקח לכל דופק כדי לקפוץ מהים ולחזור ללווין. כי מהירות האור בוואקום ידועה, זמן הנסיעה העגול יכול להיות מומרת למרחק - הטווח בין הים ואווירה, במיוחד את פני השטח, במיוחד.

המסלול המדויק של הלוויין נקבע באמצעות מערכת מיקום גלובלית (GPS) מקלטים, לייזר לוויין החל, ו- Doppler מסלולוגרפיה. על ידי מצע הטווח הממדד מהגובה הידוע של הלוויין (המרחק מהלווין ועד ל-ellipsoid הפניה), מדענים מקבלים את גובה פני הים ביחס למשימות אלסטואידיות אלו.

לייזר אל-זמן: תצוגה משלימה

בעוד מכ"ם אלטר הם עבודת הכפלת של האוקיינוס אל-זמן, לייזר אלטר (lidar) משמשים גם, במיוחד באזורים מכוסים קרח. משימת ICESat-2 של נאס"א, הושקה בשנת 2018, מעסיקה לייזר בעל ספירת תמונות אלטר שיכול למדוד את גובה הקרח הימי מוביל מים פתוחים עם דיוק ס"מ, למרות לידר רגיש יותר לעננים ואווירה, מאשר לחקור את אזורי לייזר קטנים, עם רמת שטח הקרח, כאשר הוא מאפשר עלייה של פחמן גבוהה יותר, עם רמות גבוהות יותר, כאשר הוא מאפשר למזג אווירת הים, עם רמת משקל שטח הקרח של פחמן, עם רמת הקרח הקטנה, כאשר הוא מאפשר לטמפרטורה גבוהה יותר, כאשר הוא מאפשר למזג אווירו של פחמן גבוהה יותר, עם רמת הקרח של פחמן גבוהה יותר, כאשר הוא מאפשר לדגמי, עם ספירת הים, עם רמת משקל גבוהה יותר, עם רמת דיוק ברמת דיוק גבוהה יותר, כאשר הוא מאפשר למזג אוויר, כאשר הוא מאפשר למזג אוויר, כאשר הוא מאפשר למזג אווירית, עם ספירת הים, עם ספירת הים, עם ספירת כדור הארץ, כאשר הוא מאפשר למזג אווירו של פחמן גבוהה יותר, כאשר הוא מאפשר, כאשר הוא מאפשר למזג אווירת הים, כאשר הוא מאפשר לדגמי שטח כדור הארץ, כאשר

משימות לוויין חשובות ותרומתם

שיא רמת הים המודרנית החל עם המשימה של TOPEX / POseidon (1992–2006), מאמץ משותף בין נאס"א לבין סוכנות החלל הצרפתית CNES. משימה זו קבעה את תקן הדיוק והיציבות במכ"ם altimetry.It was ואחריו סדרת ג'ייסון-1, ג'ייסון-2, ג'ייסון-3), כל אחת מהמשכיות ושיפורים המדידה.

בנוסף למלחים ייעודיים אלה, CryoSat-2 של סוכנות החלל האירופית (2010-הווה) נושא לוח מכ"ם אסטרומטי אלטר (SIRAL) שהצטיין במדידת משטח הקרח הימי ורמות הים הימיות החוף. בדומה, המשימה SWIM/CNES SWOT SW (Surface Water and Ocean Topography, הושקה 2022) מספקת מטריה בין-band לפתרון רמת האוקיינוס השקט והאנרגיה הקטנה שלנו היא בעלת תקדים.

היתרונות של ניטור לווין עבור רמת הים

כיסוי עולמי ומדיםספאטיים

אולי היתרון הגדול ביותר של ניטור יבשתי מבוסס לווייני הוא היכולת שלו לכסות את כל העולם - כולל אזורי הקוטב הרחוקים, האוקיינוס הפתוח ואזורי החוף שקשה לגשת אליהם על ידי ספינה או מד גאות.מדדי טיייד מרוכזים לאורך חופי החוף, וכמעט נעדרים מהאוקיינוס הדרומי, הארקטי, ומדינות איים רבות ממלאים את הפערים האלה, ומספקות תמונה גלובלית אמיתית של רמת שינוי הים, יתר על פני כדור הארץ, הם גם לא אחידים ומשתנים, ואין להם מגבלות אחידות, ואין מגבלות על פני כדור הארץ.

אחריות גבוהה ויציבות ארוכת טווח

מכ"ם מודרני אלטר מודד את המרחק אל פני הים עם דיוק של כ 2-3 ס"מ במדידות בודדות. כאשר ממוצע לאורך זמן ומרחב, המגמה ארוכת הטווח ברמת הים הגלובלית יכולה להיות נחושה עם אי ודאות של פחות מ 0.3 מ"מ בשנה. רמה זו של דיוק גילה כי רמת הים העולמית עלתה בקצב ממוצע של כ-3.3 מ"מ לשנה בין 1993 ל -2023, וכי יש לה רק טרנדים מגובה של 14.5 מטר.

החלטה זמנית וכיסוי של מגוון עונתי

מעבר לווייני חוזר עובר כל 10 ימים (או פחות עבור קבוצות) לאפשר למדענים לתפוס מחזורים עונתיים, הבדלים בין-שנתיים מתופעות כמו אל ניניו-דרום אוסוציאליזציה (ENSO) וה- Pacific Decadal Oscillation (PDO), והאפקטים של רזולוציה אווירית בקנה מידה גדול של הוריקן, למשל, אל ניניו, גרמו לרמה זמנית של ירידה של 5-10 מ"מ"מ"מ"מ, כמו גם תמיכה ברזולוציה אווירית של מים בזמן אמתית של מים.

יישום נתוני רמת הים: ממדע למדיניות

מחקר אקלים ונקמה

שיא רמת הים הלווין הוא קלט עיקרי להבנת מרכיבי עליית רמת הים.שימוש בנתונים מאלנסי, יחד עם טמפרטורת האוקיינוס ופרופילי הסליליות מ ארגו צף ומדידות הכבידה ממשימות GRACE ו- GRACE-FO, מדענים יכולים להפריד בין שני הנהגים העיקריים: התרחבות תרמית (עלייה סטרית) ותוספת המונית של קרח נמס (עלייה אקוסטית) במהלך שלושת העשורים האחרונים, יש כמעט ותרם על פני טמפרטורות קרח ו גרינלנד - בעיקר על פני טמפרטורות קרח ו טמפרטורות גבוהות יותר מגרינלנד -2 -50% -2 -2 -2 -2 -2 -2 -2 -20% -2 -2 -20% -2 קרחונים עתידיים - עלייה קרחונים עתידיים - עלייה קרחונים -2 - עלייה טמפרטורות גבוהות יותר מגובה קרחונים - עלייה גרינלנד - גרינלנד - טמפרטורות גבוהות) ועלייה) ועלייה) ועלייה טמפרטורות גבוהות יותר מגובה גרינלנד -2 טמפרטורות גבוהות יותר טמפרטורות גבוהות יותר מגובה טמפרטורות גבוהות יותר מקרח טמפרטורות גבוהות יותר מקרח גרינלנד -50% -2 -2 -2 -2 -2 טמפרטורות גבוהות יותר מקרח גרינלנד -2 גרינלנד -2 גרינלנד -2 גרינלנד -2 גרינלנד -2

תכנון החוף והתאמה

עבור קהילות החוף, מגמות ברמה הים של לוויתן משמשים לעדכן מפות סיכון מבול, הגנה החוף עיצוב, וקביעת סטנדרטים גובה הרצפה עבור בנייה חדשה. ערים רבות - ממיאמי לג'קרטה - באופן ישיר על תחזיות ברמה הים האזורי כי תערובת מגמות לוויין עם שיעורי תת-קרקעי מקומי מ GPS ו-InSAR. רשומות הלוויין מסייע גם לזהות אזורים מהירים יותר מאשר עלייה, כגון ארה"ב הים, אזורים נרחבים, אזורים של טמפרטורות יבשתיות ויבשתיות, אזור מרכזי של האוקיינוסים, ומזרח אסיה, שבו הם אזורים נרחבים, אזורים טמפרטורות יבשתיות, ויבשתיים, אזור מרכזי, אזור הים, ויבשתיים, אזור.

אסון המוכנות והאזהרה מוקדמת

נתוני רמת הים משפרים את החיזוי של שיטפונות החוף במהלך הסערה. Satellite altimetry, כאשר בשילוב עם נתוני מד גיא ומודלים להתפרצות הסערה, משפר את הדהטום האנכי המשמש למיפוי undation.יתר על כן, תצפיות לוויין של זוועות רמת הים - כגון בריכות המים החמים שקדמו לאלינו - מאפשרות לחזות רמות מים גבוהות מראש.

ביטוח, תשתיות וניהול משאבים

תעשיית הביטוח משתמשת יותר ויותר בנתונים ברמת ים לווייניים כדי להעריך סיכון לנכסים ולתשתית. חברות הביטוח משלבות מגמות ארוכות טווח של ים לדגמי ים, המודיעות פרמיות ודרישות מילואים. בדומה, נמלים ונמלים משתמשים במוצרי גובה פני הים של לוויינים כדי להתאים את לוח הזמנים המלוטש ולהבטיח עומק ניווט בטוח - הן מפעילי אנרגיה וגז מתחדשים - תלויות ברמת מידע מדויקת עבור פלטפורמת תכנון, אפילו לתחזוקת מים.

אתגרים ומגבלות של לוויין אל-זמן

למרות החוזקות הרבות שלה, לווייני אלנסי יש מגבלות שיש להבין כאשר מפרשים את הנתונים.אתגר גדול אחד הוא המדידה של רמת הים קרוב מאוד לחוף. מכ"ם מסורתי altimeters סובלים מזיהום על ידי אדמה בטביעה הרחבה שלהם (בדרך כלל 5-10 ק"מ) חוף הם אזורים של עניין אנושי גבוה, אך השיא של זמן יש לעתים קרובות degrad Newer משימות חדשות כמו מדפס וצריכה של עיבוד זה של נתונים כפול 6 ק"מ"מ, אך עדיין טיפול בים).

הגבלה נוספת היא התיקון לעיכובים אטמוספריים, במיוחד התיקון הטרופי של הרוטספירה רטוב, אשר תלוי במודלים של נפיחות במים.שגיאות בתיקוןים אלה יכול להציג מגמות מזעזעות לאורך זמן.בנוסף, יציבות מסלול הלווין לאורך עשרות שנים דורש מעקב מדויק מאוד ו calibration תמרורים.כל אחד בקביעת המסלול או כלי יכול להשיג מזחלות כמו מגמת ים מדעית שפותחה, כולל פרוטוקולים קפדניים של ריצוף, כולל פרוטוקולים ייעודיים.

לבסוף, לוויין altimetry מודד גובה פני הים ביחס לרמה הפניה אליפסואידית, לא יחסית למשטח הקרקע המקומי. להעריך את ההשפעה בפועל על חופי הים - רמת הים היחסית - אחד חייב לשלב את רמת הים המוחלטת של הלוויין עם תנועה יבשתית אנכית מ GPS או סקרים גיאוגנטיים. באזורים עם תת-זמניים מהירים (למשל, דלתא, חלקי דרום-מזרח אסיה), רמת הים הבסיסית של מערכת ניטור גלובלית, ולכן ניתן לשלב בין שתי תקופות לווינראלית, כך לשלב בין התאריכים, כך שמשתנים, בין שתי תקופות זמן משולבות.

טכנולוגיות עתידיות וטכנולוגיות חדשניות

העשור הבא יראה התרחבות משמעותית ביכולות הלווין של ניטור ברמה הים.הסדרה של הדור הבא של ה-Senstinel-6 מתוכננת להבטיח המשכיות דרך שנות ה- 2030.בינתיים, אל-נסיל-הרזולוציה הגבוהה של SWOT כבר מגלה את הדינמיקה בקנה מידה בסדר של eddies האוקיינוס, אשר מאמינים כי יש תפקיד מרכזי במיזוג האוקיינוס וחום תחבורה - השפעות על פני הים בקנה מידה אזורי של נאס"א.

טכנולוגיות מתפתחות כגון CubeSats ו-קונסטלציה של לווינים קטנים יכולים לספק sampling צפוף יותר וזמני revisit מהירים יותר.לדוגמה, תוכנית נאס"א / CNES "Surface Topography ו Ocean Circulation" היא חקר מושגים עבור חתך של microsatellites שיכול לספק מפות כדור הארץ יומי גבוה המגזר הפרטי, כגון אלה על ידי פלנטת ו- Global Spire, גם לפתח את הדיוק המסחרי הזה.

בנוסף, ההתקדמות בלמידה של מכונות והטמעת נתונים משתפרת הדרך שבה נתונים של לוויין altimetry משולבים עם דגמי האוקיינוס.רשתות נילי יכולות למלא כעת נתונים חסרים שנגרמו על ידי כיסוי ענן (עבור לטר) או פערים נפוחים, לייצר פערים רצופים וגבוהים ברמת הים.

מסקנה: Satellites as Sentinels of Changing Seas

הטכנולוגיה של הלוויין הפכה את ההבנה שלנו של שינוי ברמת הים מכמה תמונות החוף לתוך מערכת התבוננות רציפה וגלובאלית.השיא של שלוש-הדה-עוד של משימות אלטר תיעד עלייה מאיצה, בתנאי בסיס הראיות למתן אפשרות כי עלייה בשינוי האקלים המכוון האנושי, ופעולות הסתגלות מושכלות ברחבי העולם.

השותפות הבינלאומית מאחורי משימות כמו TOPEX / POseidon, ג'ייסון ו Sentinel-6 היא מודל להתבוננות כדור הארץ שיתופית.שמירה על מורשת זו דורשת השקעה מתמשכת בתשתיות לוויין, מדיניות נתונים פתוחה, ופעילויות קליאה / validation.ההתקדמות העתידית לא רק יחחדד את המדידות שלנו, אלא גם יאפשר לנו לחזות טוב יותר את הריאציות האזוריות שלהם על קהילות ומערכת אקולוגיות.

(ב) ◄ ⁇ ⁇

  • ◄ [15] [15] [15]
  • ◄ [17] , ים מ"מעגל" 1
  • [ה]ה']: [ה]: [ה]: [ה], [ה], [ה], [ה],]] [ה], [ה]]]
  • (ב) ,0)IPCC הערכה דו"ח - פרק 9: Ocean, Cryosphere ו- Sea Level ChangeFLT 1
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇