מאז השקת לווייני כדור הארץ הראשונים בשנות ה-70, היכולת שלנו לפקח על אזורי הקוטב גדלה באופן אקספוננציאלי.אזורים העצומים והמרוחשים האלה – הארקטי והאנטארקטיקה – נמצאים כעת במעקב על ידי קבוצה של חיישנים ממקיפים המספקים נתונים מתמשכים וסנפטיים על קרח, אווירה ואוקיאנוס. זרם מידע מתמשך זה חיוני לזיהוי שינויים בדפוסי אקלים קוטביים, אשר הם שיעורי התחממות בטווח הארוך ביותר של אמצעי התבוננות פרקטיים של מזג האוויר המודרני בלבד.

חשיבותו של מידע לוויין עבור אזורים Polar

סביבות Polar מציבות אתגרים לוגיסטיים קיצוניים למחקר מבוסס קרקע.תחנות מזג אוויר הן סקרים דלים, מבוססות אוניות מוגבלות לחודשי קיץ, וטיסות מטוסים הן יקרות ותלויות במזג אוויר.לוויינים להתגבר על המכשולים הללו על ידי הצעת כיסוי חוזר על פני גליונות קרח שלמים ואזורי קרח ימיים, לעתים קרובות מדי יום או תת-מדי פעם.זה מאפשר למדענים לעקוב אחר שינויים במשתנים מרכזיים עם פתרון מרחבי וזמני ללא יכולת על ידי כל שיטה אחרת.

יתר על כן, רשומות לוויין המשתרעות כעת במשך עשרות שנים - שיא קרח ים מתמשך מחיישנים מיקרוגל פסיביים חוזר ל-1979. נתונים ארוכי טווח אלה הם קריטיים להפרדה בין יכולת טבעית ממגמות ארוכות טווח.הם מספקים גם את מקור ה calibration והאימות למודלי אקלים, שיפור תחזיות של שינוי הקוטב העתידי.ללא לווייניים, הבנתנו את העצמת הקוטב – התופעה שבה הארקטי החמים לשתי הפעמים תהיה מהירה יותר מאשר ברמה העולמית.

טכנולוגיות ושיטות בהתבוננות

משימות תצפית כדור הארץ המודרניות מעסיקות מגוון טכנולוגיות חיישן למדידת תכונות פיזיות שונות של אזורי הקוטב.שלב טכניקות אלה מניב תמונה מלאה יותר של איך מערכת האקלים מתפתחת.

חיישנים אופטיים ורב-ספקטרום

לוויינים כמו נאס"א:0MODISISREFLT:1 (על טרה ואקור) ו- Aqua) ו-FLT:2VIIRSFLT 3: 3 (על Suomi NPP ו- NOAA-20) שיקפו אור שמש בלהקות גלויות וסמוכותרות, חיישנים אלה מספקים תמונה גבוהה של ריכוז ים, כיסוי שלג, משטחים ומדמים, ומאפשרים פרמטרים של מים חמים, גם כן, כגון התחממות השמש, אך ורק התחממות כהה יותר, אך ורק התחממות כדור הארץ.

« « SAR)

כלי רכב, כגון אלה על הסיפון של סוכנות החלל האירופית:0 (Sentinel-1IRFLT:1), הם בלתי חוקיים עבור ניטור הקוטב כי הם יכולים לחדור כיסוי ענן ולפעול במהלך הלילה הקוטבי. C-band SAR מזהה פרטים טובים של פיזור קרח הים, מוביל (נפתחכים בקרח), ודינמיקה קרח L-L-band SAR, כמו מיפוי של 3F2 מתאים לעמדות קרח:

רדאר ו- לייזר אל-זמן

(הפסקים מודדים את גובה פני השטח של קרח, ומאפשרים למדענים לחשב שינויים בנפח קרח ובלוח קרח ימי (חלק הקרח מעל המים) ESA'sFLT:0CryoSat-2FLT:1 נושא מכ"ם אלטר מותאם לאזורים הקוטביים, בעוד ש-FLT:2ICESat-2FLT 3 מנצל תמונה של לייזר ספירת פחמן 1 למגמות מדויקות ומדכאוריטריבות חסרות תקדים.

אספקת מיקרוגל

מאז 1979, סדרה של מכשירי מיקרוגל פסיביים (למשל, FLT:0)SSM/IOVAFLT:1, FLT:2AMSR-EveFLT 3, ;FLT:4AMSR2032035FLT:5) סיפקו נתונים יומיים רצופים על ריכוז קרח הים והיקף זה של חיישנים מודדים פליטה טבעית מן פני כדור הארץ, אשר משתנה בין 40 לספטמבר, במיוחד, במיוחד, 000, 000, הוא קנה מידה, במיוחד, 000, הוא אורך, הוא אורך משקל, במיוחד, הוא הקרח.

חיישנים חסרי שנאה

כלי אינפרא אדום , כמו FLT:0MODISIRLT:1 להקה 31 ואת ECOSTRESS על תחנת החלל הבינלאומית, למדוד את טמפרטורת פני השטח באזורים הקוטביים, מניעת טמפרטורה משטח מדויק מהחלל דורש תיקון זהה לאפקטים אטמוספריים ולנעילות משתנה.

מדדי מפתח של שינויי האקלים של Polar Climate Shifts

נתונים של לווין חשפו שינויים לאמביעים באינדיקטורים אקלים מרובים ברחבי אזורי הקוטב.שינויים אלה קשורים זה לזה ומחזקים אחד את השני באמצעות לולאות משוב.

קרח ים מתהפך ומתווה

היקף הקרח הארקטי במינימום ספטמבר השנתי שלו ירד בכ-12-13% בעשור יחסית לממוצע 1981–2010.רשומות מיקרוגל פסיביות של לוויין מראה כי 18 השנים האחרונות כללו את 18 המישורים הנמוכים ביותר בספטמבר, בנוסף להיקף, ירד עובי הקרח – תצפיות CryoSat-2 מראות כי נפח הקרח הימי הארקטי בחורף ירד במעל ל-10% מהתרמיוני הקרח מאז תחילת שנת 2000 הוא פגיע יותר מקרח דק.

קרח Sheet Mass Balance

נאס"א / GFZFZFLT:0[עריכת קוד מקור | עריכה] וGRACE Follow-On-OncioFLT: 3 משימות מודדות שינויים בתחום הכבידה של כדור הארץ, המאפשרים למדענים להעריך את אובדן המוני של גליונות קרח.

טמפרטורה Surface טמפרטורה

רשומות טמפרטורת פני השטח של לוויין מגולפות חושף התחממות מהירה באזור הארקטי, במיוחד מעל אזור Barents ו Kara Seas (האפקטים הארקטיים) במקום חם באנטארקטיקה, מגמות הטמפרטורה הן יותר משתנה, אבל חצי האי האנטארקטי התחמם על ידי יותר מ -3C מאז אמצע המאה ה-20.המידע האינפרמא אדום של MODIS מראה כי היקף הקיץ על גיליון הקרח של גרינלנד לעתים קרובות מגיע מעל 3,000 מטרים - לפני המאה ה , לפני המאה ה -2000.

כיסוי שלג ואלבדו

היקף כיסוי השלג מעל אזורי ארץ חצי הכדור הצפוני - מגובה על ידי לווינים כגון AVHRR של NOAA - ירד בכ-1.5% בעשור ביוני, הירידה בולטת ביותר באביב, כאשר שלג חושף משטחים כהים לפני כן, צמצום אלבדו האזורי.זה גורם להפחתה משמעותית של 1.5% ב- FLT:0 חיובי FLT:1; אנרגיה סולארית נספגת מובילה להתחממות נוספת ומלגים מוקדם יותר.

Ocean Circulation ו- Freshwater Storage

לוויינים אלנסי (למשל, מ CryoSat-2, סדרת ג'ייסון) מפקח על גובה פני הים, אשר באוקיינוסים הקוטביים קשורה קשר הדוק לתוכן מים מתוקים מהיתוך קרח ונהר רץ.האוקיינוס הארקטי ראה את ה-FLT:07–8%FLT:1 עלייה במים מתוקים נוזליים בשני העשורים האחרונים, ככל הנראה המשפיעה על ה-Miridonal Overingculation Cir.

טרנדים ואנומליות

תצפיות לוויין הן החזקות ביותר כאשר הן מנתחות את סדרת הזמן.שיטות סטטיסטיות, כולל ניתוח מגמה ליניארית וסטיות מהממוצע הקלימטולוגי, מאפשרות למדענים לזהות לא רק מגמות אקלים ארוכות טווח, אלא גם אירועים קיצוניים.לדוגמה, את החמימות המדהימה ואובדן הקרח הימי באנטארקטיקה בחורף 2015–2016 נתפסו בבירור על ידי טמפרטורת פני השטח ומוצרי ריכוז ים.

אחד האתגרים המרכזיים בזיהוי טרנד הוא להבטיח עקביות במשימות לוויין מוצלחות שעשויות להיות שונות, מסלולים, או מאפייני חיישן. Intercalibration ושיקום מאמצים, כגון אלה שבוצעו על ידי FLT:0 גלובליזציה מערכת שמירה על אקלים (GCOS)FLT:1, נכון עבור הטיות אלה לייצר נתונים הומוגניים ללא רשומות כאלה, עלול להיות אותות של שינויים אמיתיים של לוחות זמנים של לוויינים, ולא שינוי אמיתי של לוויינים.

השפעות גלובליות של שינויי אקלים Polar

השינויים שזוהו על ידי לווינים אינם מוגבלים לקוטבים.יש להם השלכות מרחיקות לכת על הפלנטה כולה.

עליית רמת הים

אובדן המוני של גרינלנד ואנטארקטיקה קרח עכשיו תורם על סיפון:0.1.1 מ"מ כספית 1 לשנה לעליית ים, מספר גדל והולך.לוויין אל-זמן מסדרת ג'ייסון ו CryoSat-2 מספק את הבסיס לניטור התרומה הזאת.אם ה- Westאנטארקטיקה שט הייתה אמורה להיות בלתי יציבה, רמת הים עשויה לעלות על פני כמה מטרים מעל פני פני כדור הארץ הם הכרחיים למעקב מוקדם של אותות מקרח, כולל קווי קרחונים כאלה, כולל קרחונים.

שינויים ב-Automic Circulation

הטמפרטורה המכווץ בין הארקטי ובאמצע הגישות משפיע על המיקום והחוזק של זרם סילון.יש מחקרים באמצעות רוח צוננת ופרופילי טמפרטורה מציעים זרם סילון מתפתל יותר, המוביל לדפוסי מזג אוויר מתמשכים - כגון צלקות קרות ארוכות, גלי חום, או משקעים כבדים - בקווי רוחב חצי האי הצפוני.

מערכת אקולוגית Disruption

מערכות אקולוגיות הקוטביות מתאפיינות מחדש על ידי אובדן קרח ים וטמפרטורות התחממות.לאור הים מראה שינויים בתזמון הפריון הראשוני ומיקום.לדוגמה, באזור הארקטי, מוקדם יותר באביב קרח נסוג הובילה לפרוח מוקדם יותר, אשר משפיע על כל האינטרנט של מזון מ- zooplankton דגים, חותמות, דובי קרח הקוטביים, הוא השפעה דומה אוכלוסיות, מין סטרילי, כמו גם על מנת לשנות את הפינגוויניסטים, באמצעות ירידה בספירת כדור הארץ, באמצעות ירידה בדמויות.

אתגרים בתצפיות לוויין

למרות הכוח של לווייני מרוחקים לווייניים, כמה אתגרים נותרו.אזורי הקוטב נמצאים בקווי הרוחב גבוהים, שבו לווייני גלסטיציה גיאוסטציונריים אינם יכולים לצפות בהם.לוויינים מחוסנים מרחוק מספקים כיסוי, אבל הכתולים שלהם הם צרים יחסית, וניתן לנסח מחדש פחות תכופים ליד הקוטבים עקב דינמיקה של איכות מסלול זה יכול ליצור פערים בנתונים, במיוחד עבור תכונות משתנות במהירות כמו חיישנים כמו ים אופטיים, אם כי הם פחות עמידים, אם כי הם אתגר אחד של מחזור חיים חיישנים יציבים, אם כי הוא פחות.

בנוסף, הלילה הקוטבי מציג קשיים ייחודיים עבור חיישניים סולאריים.במשך חודשי החורף, להקות גלויות וקרובות-לכאורה לא יכולות לאסוף נתונים, ולהשאיר את השדה למכשירים פעילים כמו מכ"ם אלטר ו- SAR. Missions כגון CryoSat-2 נועדו במיוחד לפעול סביב השנה, אך היעדר נתונים אופטיים בחורף מגביל את יכולתנו לפקח על שינויים בגודל של גרגר שלג, להמיס, ובאופן משמעותי במהלך העונה.

כיוונים עתידיים וטכנולוגיות מתפתחות

[המשימות הלווין והשיטות האנליטיות מבטיחות לחדד את נקודת המבט שלנו על שינויי האקלים הקוטביים של נאס"א:0PACEFLT:1 (Plankton, Aerosol, Cloud, Ocean Ecosystem) שהושקו ב-2024, נושאת חיישן משמרת של צבעי ים מתקדמים אשר ישפר את ניטור מערכות אקולוגיות הקוטביות והפחמן של ה-RISA-Snapre Synperic ALT (R) ל-R.

למידת מכונה משמשת יותר ויותר לעבד את נפח הנתונים העצום של קבוצות לווייניים.מודלים למידה עמוקה יכולים באופן אוטומטי לסווג סוגי קרח הים, לזהות בריכות התכה, ולעקוב אחר הקרחון עם מהירות רבה יותר ועקביות מאשר פרשנות ידנית.לוויינים קטנים, כגון אלה ב-FLT:0PlanetFLT:1, הם גם להגדיל פלטפורמות מסורתיות על ידי מתן מדי יום, גבוה-מסלולי רחב של אזורי מחקר מקופלנטיים, המאפשרים-מסלולריות מפורטים של קרחונים.

לבסוף, גופי תיאום בינלאומיים כמו FLT:0 (הועדה על פני כדור הארץ) לוויינים תצפית (CEOS)FLT:1 ו-FLT:2 World Meteorological OrganizationFLT 3:3 פועלים להבטיח כי תצפיות הקוטביות הן קבועות וכי נתונים נגישים באופן חופשי.עשר השנים הבאות יראו שפע חסר תקדים של מידע לווייני על הקטבים, מה שמאפשר למדענים לזהות, להבין ולנבא את השינויים בתבניות המשתנים עם שינויי האקלים הגדולות יותר ויותר.