Bildnachweis: ESA
Diese ultrahochauflösende Meeresoberflächentemperaturkarte des Mittelmeers konnte nur mit Satelliten erstellt werden. Jede äquivalente bodengestützte Karte würde fast eineinhalb Millionen Thermometer benötigen, die gleichzeitig ins Wasser gestellt werden, eines pro zwei Quadratkilometer Meer.
Diese detaillierteste Wärmekarte aller 2 965 500 Quadratkilometer des Mittelmeers, des größten Binnenmeeres der Welt, wird im Rahmen des Medspiration-Projekts der ESA täglich aktualisiert.
Da die Meeresoberflächentemperatur (SST) eine wichtige Variable für die Wettervorhersage ist und zunehmend als Schlüsselindikator für den Klimawandel angesehen wird, besteht die Idee hinter Medspiration darin, Daten aus mehreren Satellitensystemen zu kombinieren, um einen robusten Satz von Meeresoberflächendaten für die Assimilation in die Ozeanvorhersage zu erstellen Modelle der Gewässer in ganz Europa und auch im gesamten Atlantik.
Für das Mittelmeer wird das Medspiration-Produkt mit einer beispiellosen räumlichen Auflösung von zwei Quadratkilometern entwickelt, wie Ian Robinson vom Southampton Oceanography Centre, der das Medspiration-Projekt verwaltet, erklärt: „Die Oberflächentemperaturverteilung im Mittelmeer enthält viele fein detaillierte Merkmale, die Aufdecken von Wirbeln, Fronten und Federn, die mit der Dynamik der Wasserzirkulation verbunden sind. Eine so feine Auflösung ist erforderlich, damit diese Funktionen ordnungsgemäß verfolgt werden können. “
Die verbleibenden Ozeanprodukte sollen eine noch beeindruckende räumliche Auflösung von zehn Quadratkilometern haben. Die Gesamtergebnisse des Medspiration-Projekts fließen auch in ein noch ehrgeizigeres Programm ein, um alle verfügbaren SST-Daten zu einem weltweit hochauflösenden Produkt zu kombinieren, das als hochauflösendes Pilotprojekt zur Meeresoberflächentemperatur (GHRSST-) des Global Ocean Data Assimilation Experiment (GODAE) bekannt ist. PP).
Ziel ist es, der Benutzergemeinschaft eine neue Generation hochpräziser weltweiter SST-Produkte mit einer Raumauflösung von weniger als zehn Kilometern alle sechs Stunden bereitzustellen.
Als wichtigen Schritt zur Erreichung dieses Ziels hat die ESA nicht nur Medspiration als europäischen Beitrag zu den gesamten GHRSST-PP-Bemühungen initiiert, sondern die Agentur hat auch ein internationales GHRSST-Projektbüro finanziert, das sich im Hadley-Zentrum für Klimavorhersage und -forschung befindet des britischen Met Office in Exeter.
„Medspiration steht bei den Bemühungen von GHRSST-PP an vorderster Front und treibt die operative Demonstration von GHRSST-PP als internationales System voran“, sagt Craig Donlon, Leiter des GHRSST-Büros. „GHRSST hat mit einem System-of-Systems-Ansatz entwickelt, der stabile Schnittstellen und umfassende Datenverarbeitungs- und -verarbeitungssysteme erfordert.
„Medspiration ist bereit, die europäische Komponente von GHRSST-PP zu liefern. In den nächsten 12 Monaten wird Medspiration eine grundlegende Rolle in der Partnerschaft mit anderen operativen Gruppen in den USA, Australien und Japan spielen, da das GHRSST-PP-System in naher Zukunft mit der operativen Lieferung einer neuen Generation von SST-Datenprodukten an europäische und internationale Benutzergemeinschaften beginnt Echtzeit."
Die Temperatur der Meeresoberfläche ist eine wichtige physikalische Eigenschaft, die die Übertragung von Wärmeenergie, Impuls, Wasserdampf und Gasen zwischen Ozean und Atmosphäre stark beeinflusst.
Und weil es lange dauert, bis sich das Wasser erwärmt oder abgekühlt hat, fungiert die Meeresoberfläche als enormer Wärmespeicher: Allein die obersten zwei Meter des Ozeans speichern die gesamte in der Atmosphäre enthaltene Energie.
Das gesamte Wasser speichert mehr als das Tausendfache dieses Wertes? Klimatologen bezeichnen die Ozeane manchmal als „Erinnerung“ an das Erdklima, und die langfristige Messung des SST ist der zuverlässigste Weg, um die Geschwindigkeit der globalen Erwärmung zu bestimmen.
Wie Thermometer am Himmel messen verschiedene Satelliten kontinuierlich den SST. Beispielsweise verwendet das Advanced Along-Track Scanning Radiometer (AATSR) an Bord der Envisat der ESA Infrarotwellenlängen, um SST für einen Quadratkilometer Ozean mit einer Genauigkeit von 0,2 ° C zu erfassen. Dank seiner hohen Genauigkeit hilft AATSR bei der Kalibrierung anderer Sensoren, die im Medspiration-Projekt eingesetzt werden.
Andere Satelliten haben möglicherweise eine geringere Genauigkeit oder Auflösung, können dies jedoch möglicherweise durch wolkenbrechende Mikrowellenfähigkeiten oder viel größere Mess-Fußabdrücke ausgleichen. Alle verfügbaren Satellitendaten zusammenfassen? zusammen mit lokalisierten Messungen von Bojen und Forschungsschiffen - und Sie können die Temperatur aller Ozeane, die 71% der Erdoberfläche bedecken, täglich überwachen. Diese Informationen werden dann für die Eingabe in den relevanten „virtuellen Ozean“ vorbereitet. ein ausgeklügeltes Computermodell des Originalartikels.
Die Kombination von Satelliten- und auch verfügbaren In-situ-Beobachtungen mit numerischer Modellierung? eine als „Datenassimilation“ bekannte Technik? ist eine extrem mächtige. Es hat die atmosphärische Wettervorhersage revolutioniert und wird jetzt auf die Ozeane angewendet.
Nahezu Echtzeit-Beobachtungseingaben verhindern, dass ein Ozeanmodell zu stark von der Realität abweicht, während die Ausgaben des Modells etwaige Lücken in der Abdeckung ausgleichen. Durch die maximale Kopplung zwischen tatsächlichen Beobachtungen und dem numerischen Modell können Ausgabedaten glaubwürdig für betriebliche Aufgaben wie die Vorhersage des Seegangs und der Algenblüte sowie für die Vorhersage des Verlaufs von Ölverschmutzungen verwendet werden. Und diese Modelle können auch verwendet werden, um tiefer als nur die Meeresoberfläche zu betrachten.
"Es ist an der Zeit, die dreidimensionale globale Ozeanstruktur operativ zu überwachen und vorherzusagen", kommentiert Jean-Louis Fellous, Direktor für Ozeanforschung bei IFREMER in Frankreich, dem französischen Forschungsinstitut für Meeresnutzung, einem Medspiration-Projektpartner. „Ein Projekt wie Medspiration ist ein wichtiger Beitrag zu diesem Unterfangen.
„Mit den Fähigkeiten, die weltraumgestützte SST-Sensoren, Satellitenhöhenmesser und 1.500 Profilschwimmer bieten, die Temperatur und Salzgehalt in der Tiefsee messen? Und all diese Daten werden nahezu in Echtzeit in globale Ozeanmodelle eingespeist. Diese Vision wird Wirklichkeit. “
Obwohl die neue Karte des Mittelmeers einen wichtigen Schritt nach vorne darstellt, sind sowohl Medspiration als auch GODAE GHRSST-PP derzeit noch in Arbeit.
Das Hauptproblem bei der Überwachung des hochauflösenden SST des Mittelmeers ist die Wolkendecke. Zum Ausgleich hat das Team einen nahezu Echtzeit-Datenstrom von vier separaten Satelliten zur Verfügung? zwei Europäer, ein Amerikaner und ein Japaner. Ebenfalls angewendet wird eine Technik namens „objektive Analyse“, die Wolkeneffekte minimiert, indem Werte von außerhalb des verdeckten Bereichs oder von diesem Bereich interpoliert werden, die zu Zeiten vor oder nach der Wolkendecke gemessen wurden.
Das routinemäßige Mischen von Satellitendaten ist schwierig, da die thermische Struktur des oberen Ozeans tatsächlich äußerst komplex ist und verschiedene Sensoren unterschiedliche Werte messen können. Es gibt auch eine beträchtliche Variabilität von Tag zu Nacht, wobei die Tagestemperaturen mit der Tiefe viel stärker variieren als während der Nacht.
Teil des Ziels von Medspiration ist es, diesen Tageszyklus vollständig zu berücksichtigen, um die Gesamteffektivität seiner Datenassimilation in Ozeanvorhersagemodelle zu verbessern.
Ursprüngliche Quelle: ESA-Pressemitteilung
