Betrieb IceBridge - Operation IceBridge

Die NASA DC-8 sitzt auf dem Vorfeld des Flughafens Punta Arenas während der Vorflugverfahren während der Antarktis-Kampagne 2012
Bruckner- und Heim-Gletscher ergießen sich in den Johan-Petersens-Fjord im östlichen Küstengrönland. Aufgenommen vom NASA-Flugzeug HU-25C Falcon, September 2016.

Operation IceBridge ist eine laufende NASA- Mission zur Überwachung von Veränderungen des Polareises . Es handelt sich um eine luftgestützte Folgemission zum ICESat- Satelliten, die bis nach dem Start der ICESat-2- Mission im September 2018 andauert.

Programmverlauf

Von 2003 bis 2009 verwendete die NASA einen weltraumgestützten Laser-Höhenmesser, ICESat, um Polareis zu beobachten. ICESat wurde 2009 aufgrund einer technischen Fehlfunktion eingestellt, sodass die NASA keinen Satelliten mehr für die Eisbeobachtung hatte. Ein Satellit der nächsten Generation, ICESat-2, wurde im September 2018 gestartet. Um die jährlichen Beobachtungen von Eisschilden und Meereis aufrechtzuerhalten, führte die NASA das IceBridge-Programm ein, um die Lücke zwischen Satellitenmissionen zu schließen. Das Programm verwendet Flugzeugplattformen, um luftgestützte Messungen der Polarregionen durchzuführen.

IceBridge-Flüge begannen im März 2009 im Rahmen einer Arctic-Frühlings-Kampagne von der Thule Air Base in Grönland aus. Die Flüge auf der südlichen Hemisphäre begannen während der ersten Austral-Frühlingskampagne im Oktober 2009 von Punta Arenas , Chile aus. Flüge während der Feldkampagnen können entweder dedizierte enthalten Land Eis und Meereis Flüge oder eine Kombination davon, basierend auf Plattform, Wetter und Standort Einschränkungen. Bisher gab es Frühlingskampagnen in der Arktis und Antarktis sowie seit 2009 jedes Jahr Flüge zur Überwachung der Sommerschmelze auf den Gletschern Alaskas. Weitere Kampagnen fanden im arktischen Sommer und in der Ostantarktis statt.

Plattformen

Das Flugzeug P-3 Orion , das in Operation IceBridge verwendet wurde

IceBridge-Flüge begannen im März 2009 mit einer Lockheed P-3 Orion in der Arktis und wurden später in diesem Jahr von einer Douglas DC-8 in der Antarktis gefolgt . Andere Flugzeuge wurden während des gesamten Programms eingesetzt, wie eine King Air B-200 , Gulfstream V und Guardian Falcon .

Es gibt Kompromisse bei der Verwendung eines Flugzeugs anstelle eines Satelliten. Ein Nachteil besteht darin, dass ein Satellit einen viel größeren Bereich beobachten kann. Außerdem nehmen Satelliten Vollzeitmessungen vor, während IceBridge-Flugzeugmessungen auf jährliche Kampagnen von mehreren Wochen begrenzt sind. Flugzeuge haben jedoch den Vorteil, dass sie mehr Instrumente mitführen, Instrumente von Kampagne zu Kampagne wechseln oder aufrüsten und wissenschaftlich interessante Gebiete anvisieren können, anstatt einem festen Weg zu folgen. Außerdem funktionieren bestimmte Instrumente wie das eisdurchdringende Radar nur aus den niedrigeren Flughöhen, die Flugzeuge wie die P-3 Orion und die DC-8 bieten.

Instrumente

Die Topographie des Grundgesteins der Antarktis, entscheidend für das Verständnis der dynamischen Bewegung der kontinentalen Eisschilde.
Visualisierung des Operation IceBridge-Datensatzes der NASA-Mission BEDMAP2, der mit Laser und eisdurchdringendem Radar aufgenommen wurde und die Oberflächenhöhe, die Topographie des Grundgesteins und die Eisdicke erfasst.

IceBridge-Flugzeuge tragen eine Reihe spezialisierter wissenschaftlicher Instrumente. Dazu gehört der Airborne Topographic Mapper, ein Laser, der die Oberflächenhöhe des Eises misst. An Bord ist auch ein Gravimeter , ein Instrument, das die Form von Hohlräumen im Eis messen kann. An Bord befinden sich zahlreiche weitere Ausrüstungsgegenstände, darunter der Land-, Vegetations- und Eissensor, das mehrkanalige kohärente Radar-Echolot, ein Schneeradar, ein Ku-Band-Radarhöhenmesser, ein Magnetometer und das digitale Kartierungssystem.

Laser-Höhenmesser

Airborne Topographic Mapper (ATM) – Der Airborne Topographic Mapper (ATM) ist ein Laser-Höhenmesser, der Laserlicht von der Eisoberfläche reflektiert und misst, wie lange es dauert, zurückzukommen. Durch die Kombination dieser Zeitdaten mit Informationen über die Position und Fluglage des Flugzeugs können Forscher die Eishöhe berechnen. Indem sie Jahr für Jahr über dieselben Eisflächen fliegen, können sie eine Zeitreihe von Höhenänderungen erstellen . Dieses Instrument funktioniert ähnlich wie das in ICESat verwendete Lidar- Instrument und hilft dabei, Höhenänderungen aufzuzeichnen, bis ICESat-2 einsatzbereit ist.

Land-Vegetations- und Eissensor (LVIS) - Der Land-, Vegetations- und Eissensor (LVIS) ist ein Laser-Höhenmesser, der für den Betrieb in größeren Höhen optimiert ist. LVIS wurde von Wissenschaftlern des Laser Remote Sensing Laboratory am Goddard Space Flight Center der NASA entwickelt. LVIS ist mit einer Vielzahl von Flugzeugen geflogen, darunter die P-3, DC-8, B-200 und HU-25C Guardian Falcon der NASA und die Gulfstream GV der NSF. Durch das Fliegen in größerer Höhe kann LVIS größere Gebiete überblicken und erweitert die Reichweite von IceBridge.

Radare

Operation IceBridge verwendet bis zu vier verschiedene Radarinstrumente, die vom Center for the Remote Sensing of Ice Sheets (CReSIS) an der University of Kansas betrieben werden . Die Indiana University bietet Datenverwaltungsdienste für CReSIS-Aktivitäten in Operation IceBridge.

Mehrkanaliges kohärentes Radar-Echolot (MCoRDS) - Das mehrkanalige kohärente Radar-Echolot (MCoRDS) wird verwendet, um die Eisdicke zu messen und unter dem Eis zu kartieren. Dieses Instrument verwendet mehrere Kanäle und einen großen Bereich von Radarfrequenzen, um interne Eisschichten und Grundgestein unter Eisschilden abzubilden. Informationen über das Gelände unter dem Eis sind für die Modellierung von Eisschilden nützlich.

Schnee Radar - Das CReSIS Schnee Radar Instrument wird verwendet , um die Dicke der Schneeschichten auf Land und Meereis zu messen. Die Messung der Schneedicke ist entscheidend für die Schätzung der Meereisdicke.

Ku-Band-Radar-Höhenmesser - IceBridge trägt auch einen Ku-Band- Radar-Höhenmesser, der Schneeschichten durchdringen kann, um die Meeres- und Landeisoberflächenhöhe zu messen.

Akkumulationsradar - Das Akkumulationsradarinstrument wird verwendet, um hochauflösende Daten über den oberen Teil des Eises zu sammeln. Der Blick auf den obersten Teil des Eises ermöglicht es den Forschern, frühere Schneeakkumulationsraten zu kartieren.

Mapping-Instrumente

Digital Mapping System (DMS) - Das Digital Mapping System (DMS), das von Forschern des Ames Research Center der NASA entwickelt wurde, ist ein digitales Bildgebungssystem in der Luft, das verwendet wird, um Öffnungen im Meereis zu erkennen und hochauflösende Karten von Polareis zu erstellen. Das DMS-Instrument ist eine nach unten gerichtete Digitalkamera, die mehrere Einzelbilder aufnimmt, die mithilfe von Computersoftware zu Bildmosaiken kombiniert werden.

Gravimeter - Operation IceBridge verwendet auch ein Gravimeter zur Messung der Schwerkraft . Dieses Instrument misst die Stärke von Gravitationsfeldern unter dem Flugzeug, mit denen Forscher die Form von Wasserhohlräumen unter schwimmenden Schelfeis bestimmen können. Da Wasser weniger dicht ist als Gestein, weisen Bereiche mit schwimmendem Eis schwächere Gravitationsfelder auf als Bereiche mit darunterliegendem Gestein.

Magnetometer - Das NASA P-3 Orion trägt ein Magnetometer , mit dem Daten über die Eigenschaften von Untereisgestein gesammelt werden können. Dichte und magnetische Eigenschaften können verwendet werden, um die Art des Grundgesteins abzuleiten, was für die Bestimmung der basalen Bedingungen unter dem Eis hilfreich ist.

Forschung

Luftbild des Pine Island Glacier, aufgenommen während der Operation IceBridge

Das Projekt unter der Leitung des Projektwissenschaftlers Joseph MacGregor vom Goddard Space Flight Center der NASA verwendet eine Reihe von luftgestützten wissenschaftlichen Instrumenten, um eine dreidimensionale Ansicht des arktischen und antarktischen Eises zu erhalten. Ziel der Mission ist es, Veränderungen des Polareises zu überwachen, Daten für Vorhersagemodelle des Eis- und Meeresspiegelanstiegs zu sammeln und die Messlücke zwischen den NASA-Satelliten ICESat und ICESat-2 zu schließen. IceBridge erreicht dies durch das Sammeln von Daten über Eisschilde, Gletscher und Meereis. Pine Island Glacier ist ein solcher Schwerpunkt. Dort hat Operation IceBridge die Unterseite des Eisschildes mit einem fortschrittlichen Radar beobachtet und einen Bereich des Pine Island-Gletschers, der als Eiszunge bekannt ist, genau überwacht, der, wenn er schmelzen würde, einen großen Teil des Gletschers ermöglichen würde ins Amundsenmeer gleiten .

Im August 2013 wurde die Entdeckung des längsten Canyons der Erde unter dem grönländischen Eisschild gemeldet, basierend auf einer Analyse der Daten der Operation IceBridge.

Kontaktaufnahme und Kooperationen

Im zweiten Jahr in Folge arbeitet die NASA-Operation IceBridge mit dem CryoVEx-Programm der Europäischen Weltraumorganisation zusammen und fliegt Flugzeuge tief über das arktische Meereis, während der ESA-Satellit CryoSat darüber kreist. In diesem Video diskutiert der IceBridge-Projektwissenschaftler Michael Studinger die Vorteile des langfristigen gemeinsamen Datensatzes, den die Agenturen erstellen.
Im Jahr 2012 wurden fünf Lehrer an Bord des P-3B-Flugzeugs der NASA eingeladen, um mit der Operation IceBridge 500 Meter über den Gletschern Grönlands zu fliegen.

Verweise

Externe Links