Изображение предоставлено: ESA
Европейское космическое агентство продемонстрировало способность своего спутника наблюдения Земли Envisat отслеживать уровень воды во внутренних озерах и реках; пятна на Земле, которые ранее были невидимы для предыдущей радиолокационной альтиметрии. Радарный высотомер 2 на борту Envisat посылает 1800 радарных импульсов в секунду с высоты 800 км, а затем вычисляет, сколько времени они возвращаются - это сообщает устройству точное расстояние до планеты. Команда изучила необработанные данные Envisat и нашла способ извлечения уровня воды в реке, обнаруживая определенные виды радиолокационных сигналов. ЕКА выпустит 12-летний уровень реки для ученых для изучения.
Уже более десяти лет ЕКА использует спутники для отражения радиолокационных импульсов от Земли и точного измерения высоты поверхности океана и суши. Но внутренние озера и реки были эффективными слепыми зонами для радиолокационной альтиметрии? по крайней мере, до сих пор.
На следующей неделе ЕКА анонсирует новую линейку продуктов под названием «Уровень реки и озера» от Altimetry, которая предоставляет ранее недоступную информацию об уровнях воды в основных озерах и реках по всей поверхности Земли, полученную из измерений с помощью радиолокационного альтиметра Envisat и ERS.
Гидрологи могут использовать эти новые данные для мониторинга высоты рек вокруг планеты, оценки воздействия глобального потепления и помощи в управлении водными ресурсами. Внутренние водные объекты важны как ключевые источники воды и пищи для людей, живущих вокруг них. Они также часто являются регионами с максимальным биоразнообразием и представляют ранние показатели регионального изменения климата.
Новый алгоритм обработки был разработан для извлечения данных об уровне рек и озер из необработанных данных радиолокационного альтиметра. Работу по разработке возглавлял профессор Филиппа Берри из британского университета Де Монтфорт: «Новый продукт радарного высотомера - большой шаг вперед для гидрологов. Это дает им новый инструмент для изучения как исторических изменений уровней грунтовых вод, так и критически важных данных, которые можно использовать при прогнозировании моделей водообеспеченности, выработки гидроэлектроэнергии, наводнений и засух, а также общих изменений климата ».
Радиолокационный высотомер 2 (RA-2), установленный на борту экологического спутника Envisat ЕКА, является улучшенным дополнением к более ранним радиолокационным высотометрам на космических кораблях ERS-1 и ERS-2. Со своей 800-километровой полярной орбиты он посылает 1800 отдельных радиолокационных импульсов на Землю в секунду, а затем записывает, сколько времени потребуется их эхо-сигналам, чтобы вернуться? время их поездки до наносекунды, чтобы вычислить точное расстояние до планеты ниже.
Радиолокационные высотомеры впервые были запущены в космос еще в 1970-х годах на борту НАСА Skylab и Seasat. Эти ранние усилия оставались сосредоточенными на океанах, поскольку менее гладкие поверхности суши возвращали неразборчивые сигналы. Но по мере совершенствования технологии стали доступны надежные данные о высоте земли. RA-2 Envisat имеет инновационную систему слежения за «полным приводом», позволяющую поддерживать радиолокационный контракт, даже когда местность ниже перемещается от океана к льду или суше.
Но реки и озера оказались более жесткими целями. Большие озера и широкие реки, такие как Амазонка, часто возвращали дразнящие «мокрые» радиолокационные сигналы, но эхо от близлежащих районов суши искажало большинство таких сигналов.
Полагая, что полноценный мониторинг уровня рек и озер, тем не менее, возможен, ЕКА заключило контракт с Университетом Де Монтфорта на разработку подходящего программного продукта, а Университет Ланкастера консультирует по вопросам гидрологии на местах.
Команда Университета Де Монтфорт продолжила тщательную проработку множества гигабайт необработанных данных, полученных по рекам и озерам, с учетом типа возникающих эхо-форм. Они сортировали различные формы эхо-сигналов по отдельным категориям, а затем создали автоматизированный процесс, чтобы распознавать эти формы в «мокрых» сигналах и в конечном итоге извлекать из них полезные данные.
«Для этого необходимо проанализировать форму каждого отдельного эхо-сигнала и рассчитать точное время, соответствующее компоненту эхо-сигнала от озера или реки», - пояснил профессор Берри. «Наряду с выявлением и удалением эха с окружающих земель этот процесс осложняется частым появлением островов и песчаных полос, особенно в речных системах. Но, в конце концов, этот подход оказался очень эффективным, с успешным извлечением высот из большинства основных речных и озерных систем Земли ».
На следующей неделе будут выпущены первые демонстрационные продукты с использованием этого нового алгоритма, содержащие репрезентативные данные за последние семь лет для рек и озер в Африке и Южной Америке. План состоит в том, что глобальные данные альтиметра за последние 12 лет будут затем обработаны, чтобы предоставить гидрологам историческую информацию, неоценимую для оценки долгосрочных тенденций.
ESA также намеревается установить операционное программное обеспечение в своем наземном сегменте, чтобы в конечном итоге продукт мог быть доставлен пользователям почти в реальном времени, в течение трех часов или менее после его приобретения из космоса.
Гидрологи не нуждаются в предварительных знаниях по радиолокационной альтиметрии, чтобы использовать новые данные, поскольку один продукт, известный как гидрология речного озера, предоставляет данные, соответствующие точкам пересечения реки, точно так же, как если бы были фактические речные датчики на месте.
Такие датчики являются традиционным способом измерения уровня воды в реке и озере, но их число на месте резко сократилось за последние два десятилетия. Новый продукт будет компенсировать этот растущий недостаток наземных данных.
Другой продукт называется River Altimetry, предназначенный для специалистов по альтиметрии, и предоставляет все точки пересечения водоема вместе с подробной информацией обо всех инструментальных и геофизических поправках.
Предварительный просмотр обоих продуктов можно получить через специальный веб-сайт (см. Правую панель) или на бесплатном компакт-диске? электронная почта [электронная почта защищена], чтобы заказать копию. Оба продукта официально объявляются на конференции «Гидрология из космоса», которая начинается в понедельник 29 сентября в Тулузе.
Первоисточник: пресс-релиз ЕКА
