Изображение предоставлено: ESA
Эту карту температуры поверхности моря со сверхвысоким разрешением можно было сделать только со спутников. Любая эквивалентная наземная карта потребовала бы, чтобы в воду одновременно помещалось почти полтора миллиона термометров, по одному на каждые два квадратных километра моря.
Эта самая подробная когда-либо тепловая карта всех 2 965 500 квадратных километров Средиземного моря, крупнейшего в мире внутреннего моря, ежедневно обновляется в рамках проекта ЕСП «Медспирация».
Поскольку температура поверхности моря (SST) является важной переменной для прогнозирования погоды и все чаще рассматривается в качестве ключевого индикатора изменения климата, идея Medspiration заключается в объединении данных из нескольких спутниковых систем для получения надежного набора данных о поверхности моря для ассимиляции в прогнозировании океана. модели вод вокруг Европы, а также всего Атлантического океана.
Для Средиземного моря продукт Medspiration создается с беспрецедентным пространственным разрешением в два квадратных километра, как объясняет Ян Робинсон из Саутгемптонского океанографического центра, управляющего проектом Medspiration: «Распределение температуры поверхности в Средиземном море содержит много мелких деталей, которые Выявить вихри, фронты и перья, связанные с динамикой циркуляции воды. Такое разрешение, которое необходимо для правильного отслеживания этих функций ».
Предполагается, что оставшиеся продукты океана по-прежнему имеют впечатляющее пространственное разрешение в десять квадратных километров. Общие результаты проекта Medspiration также вносят вклад в еще более амбициозную схему объединения всех имеющихся данных SST в глобальный продукт с высоким разрешением, известный как Глобальный экспериментальный проект по ассимиляции данных о океане (GODAE) с высоким разрешением температуры поверхности моря (GHRSST-). PP).
Его цель - предоставить сообществу пользователей новое поколение высокоточных продуктов SST по всему миру с пространственным разрешением менее десяти километров каждые шесть часов.
В качестве важного шага к достижению этой цели ЕКА не только инициировала Medspiration в качестве европейского вклада в общую деятельность GHRSST-PP, но и Агентство финансировало Международное бюро проектов GHRSST, расположенное в Центре прогнозирования и исследований климата Хэдли, который является частью представительства в Великобритании, расположенного в Эксетере.
«Medspiration находится на переднем крае усилий GHRSST-PP и ведет оперативную демонстрацию GHRSST-PP как международной системы», - говорит Крейг Донлон, глава офиса GHRSST. «GHRSST разрабатывался с использованием« системного »подхода, требующего стабильных интерфейсов и комплексных систем обработки и обработки данных.
«Medspiration готова поставить европейский компонент GHRSST-PP. В течение следующих 12 месяцев Medspiration будет играть основополагающую роль в партнерстве с другими оперативными группами в США, Австралии и Японии, поскольку система GHRSST-PP начинает оперативную доставку нового поколения продуктов данных SST европейским и международным сообществам пользователей в ближайшем будущем. в режиме реального времени. »
Температура поверхности океана является важным физическим свойством, которое сильно влияет на передачу тепловой энергии, импульса, водяного пара и газов между океаном и атмосферой.
И потому что воде требуется много времени, чтобы нагреться или остыть, поверхность моря функционирует как огромный резервуар тепла: только два верхних метра океана хранят всю эквивалентную энергию, содержащуюся в атмосфере.
Вся их вода хранит в тысячу раз больше этой же стоимости? Климатологи иногда называют океаны «памятью» о климате Земли, и измерение SST на долгосрочной основе является наиболее надежным способом определения скорости глобального потепления.
Подобно термометрам в небе, многие спутники измеряют SST на постоянной основе. Например, усовершенствованный сканирующий радиометр на дорожке (AATSR) на борту Envisat ESA использует инфракрасные длины волн для получения SST для квадратного километра океана с точностью до 0,2 ° C. Фактически, благодаря высокой точности, AATSR помогает калибровать другие датчики, используемые в проекте Medspiration.
Другие спутники могут иметь пониженную точность или разрешение, но потенциально могут восполнить это благодаря проникающим облакам микроволновым возможностям или гораздо большим измеряемым «следам». Объединить все доступные спутниковые данные вместе? наряду с локализованными измерениями с буев и исследовательских кораблей - и вы можете осуществлять ежедневный мониторинг температуры всех океанов, покрывающих 71% поверхности Земли. Затем эта информация подготовлена для ввода в соответствующий «виртуальный океан»? сложная компьютерная модель подлинной статьи.
Комбинация спутниковых, а также доступных наблюдений на месте с численным моделированием? метод, известный как «ассимиляция данных»? чрезвычайно мощный. Он произвел революцию в прогнозировании атмосферной погоды и в настоящее время применяется к океанам.
Наблюдательные данные почти в реальном времени не позволяют модели океана слишком сильно отклоняться от реальности, в то время как выходные данные модели компенсируют любые пробелы в охвате. При максимальной связи между фактическими наблюдениями и численной моделью выходные данные могут быть достоверно использованы для оперативных задач, таких как прогнозирование состояния моря и цветения водорослей, а также прогнозирование пути разливов нефти. И эти модели могут также использоваться, чтобы смотреть глубже, чем просто поверхность океана.
«Приходит время для оперативного мониторинга и прогнозирования трехмерной структуры мирового океана», - комментирует Жан-Луи Феллоус, директор по исследованиям океана французского IFREMER, французского исследовательского института по исследованию моря, партнера проекта Medspiration. «Такой проект, как Medspiration, является ключевым вкладом в это начинание.
«С возможностями, предоставляемыми космическими датчиками SST, спутниковыми высотомерами и 1500 профилирующими поплавками, измеряющими температуру и соленость в глубоком океане? и все эти данные, поступающие почти в реальном времени в модели глобального океана, это видение становится реальностью ».
Хотя новая карта Средиземного моря представляет собой важный шаг вперед, на данный момент и Medspiration, и GODAE GHRSST-PP находятся в стадии разработки.
Основной проблемой мониторинга высокого разрешения SST Средиземноморья является облачный покров. Чтобы компенсировать, команда имеет доступ к потоку данных почти в реальном времени с четырех отдельных спутников? два европейских, один американский и один японский. Также применяется метод, называемый «объективный анализ», который сводит к минимуму эффекты облачности путем интерполяции значений из-за пределов скрытой области или из этой области, измеренной в моменты времени до или после того, как облако покрыло ее.
Смешивание спутниковых данных на регулярной основе сопряжено с трудностями, поскольку тепловая структура верхнего океана на самом деле чрезвычайно сложна, и разные датчики могут измерять разные значения. Существует также значительная изменчивость в течение дня, когда дневные температуры меняются с глубиной намного больше, чем ночью.
Часть цели Medspiration заключается в том, чтобы полностью учесть этот суточный цикл, чтобы повысить общую эффективность усвоения данных в моделях прогнозирования океана.
Источник: ESA News Release
