Atraktivní projekty: Cryosatelit měří ledovce

Na jaře však vydala ESA tiskovou zprávu, že měření provedená v oblasti úžasného modrého ledu v Antarktidě ukázala na překvapivý fakt, že ledový pokryv zde narůstá.

Globální klima na zemi je ve značné míře ovlivňováno polární ledovou masou. Sledovat její množství, pohyb, přibývání nebo ubývání, to je úkolem mise Cryosatelitu v rámci programu Evropské kosmické agentury ESA.

„Pro předpověď počasí není důležité jen tání, ale celková bilance množství ledu,“ říká prof. Heinz Miller z projekční kanceláře CryoSat v Ústavu Alfreda Wegenera pro výzkum polárních oblastí a moří. Například vítr dokáže posunovat ledovcové útvary a v současnosti prý roste ledovcový pancíř v Antarktidě rychleji, než tají ledovce v Grónsku.

První typ tohoto satelitu startoval 8. října již před sedmi lety, ale vinou programátorské chyby při startu ruské nosné rakety krátce po startu mise skončila. Chyba řídicího softwaru rakety způsobila, že se od rakety neoddělil druhý stupeň, který se pak s třetím stupněm a družicí zřítil do Severního ledového oceánu severně od Grónska. ESA se rozhodla pro ruský nosič, protože sama raketu s potřebnou nosností nevlastní. Satelit nebyl pojištěn a škoda dosáhla asi 100 milionů eur.

Klimatologové hned začali připravovat novou misi. Vyhodnocení satelitních snímků ledovcové pokrývky může přinést nové poznatky. Pod vedením konsorcia Astrium byl postaven za přispění 17 zemí CryoSat 2. Odstartoval na palubě rakety Dněpr (provozovatel International Space Company Kosmotras) z kosmodromu Bajkonur v Kazachstánu v 15:57 h (13:57 UTC). Signál o jejím oddělení od nosiče přišel o sedmnáct minut později z pozemní stanice Malindi v Keni. A již dva roky krouží nad zemí ve výšce 720 kilometrů. Tloušťku ledu měří s vynikající přesností – na centimetry.

Do repertoáru mise tak bylo nyní přidáno i topografické mapování oceánského dna ve vysokém rozlišení. Podle sdělení ESA je hlavním úkolem družice CryoSat na polární dráze měření síly ledu stejně jako dlouhodobé sledování změn v ledovém příkrovu v oblasti Grónska a Antarktidy. Ale radarový výškoměr na družici neumí detekovat pouze drobné odchylky v tloušťce ledu, nýbrž je také schopen měřit výšku moří a oceánů. Přitom topografie povrchu moří a oceánů napodobuje stoupání a klesání mořského dna – a to díky gravitaci. Oblasti s větší hmotností – jako jsou například podvodní hory – k sobě přitahují více vody a díky tomu se projevují nepatrným zvýšením povrchu oceánů.

Proto vlastně přístroje měřící výšku mořské hladiny mapují také mořské dno, což je důležité zvláště v dosud neprobádaných oblastech. V nedávné době se do vesmíru vydalo několik globálních gravitačních misí – jako třeba družice ESA GOCE – které poskytují mimořádně přesná měření gravitace s prostorovým rozlišením v řádu stovek kilometrů.

Ale radarový výškoměr satelitu CryoSat 2 může registrovat vliv gravitačního pole na povrch oceánů, takže lze charakterizovat mořské dno s přesností na 5 až 10 km. Jedná se o první výškoměr po patnácti letech, který je schopen mapovat mořské gravitační pole s takovýmto prostorovým rozlišením. Aktuálně provedené analýzy na půdě Scrippsova oceánografického institutu v San Diegu ukázaly, že přesnost měření CryoSatu je nejméně 1,4krát lepší než americké družice Geosat nebo ERS-1 ESA. Oceánografové zároveň odhadují, že bude možné přesnost výsledků ještě zvýšit: pravděpodobně dvoj- až čtyřnásobně oproti stávajícím hodnotám.

„V tuto chvíli toho víme víc o povrchu Venuše či Marsu než o batymetrii hlubin oceánů,“ říká David Sandwell ze Scrippsova oceánografického institutu v USA.
„Nové mapování provedené CryoSatem bude znamenat revoluční změnu v chápání tektoniky mořského dna. Stejně tak se dá předpokládat, že díky novým datům objevíme kolem deseti tisíc dosud neznámých podmořských sopek.“

Většina satelitních radarových výškoměrů, jako je třeba ten nacházející se na společné misi agentur CNES, NASA, Eumetsat a NOAA Jason-2 opakují přelet se stejným průmětem na zemský povrch každých deset dní, aby mohly monitorovat změny v topografii oceánů spojené s mořskými proudy, přílivem a odlivem.
Díky tomu, že CryoSat má opakovací cyklus každých 369 dní, nabízí mimořádně hustou mapu povrchu oceánů: průmět jednotlivých průletů je od sebe vzdálen jen čtyři kilometry. Tři až čtyři roky shromažďování dat může pomoci redukovat „šum“ plynoucí z proudů či střídání přílivu a odlivu a mnohem lépe vykreslí topografii dna spojenou s gravitací.

První měření provedená v oblasti modrého ledu v Antarktidě jednak přinesla uspokojení z velmi vysoké přesnosti přístrojů na družici ESA CryoSat a jednak ukázala na překvapivý fakt, že ledový pokryv zde narůstá. Aby bylo možné s jistotou spoléhat na data o tloušťce ledového příkrovu a jeho proměnách dodávaná misí CryoSat, vyrazil jeden z vědeckých týmů do terénu: přímo do nehostinných podmínek Antarktidy. Srovnáním pozorování z vesmíru a přímo v terénu lze totiž zcela jednoznačně stanovit přesnost kosmických pozorování. Místem putování skupiny vědců se staly odlehlé pláně na samém kraji Antarktidy, které jsou známé jako oblast modrého ledu. Jak už jméno naznačuje, jedná se o unikátní oblast čistého modrého ledu, prostého jakékoliv sněhové pokrývky.

Je to právě absence sněhu a velmi neobvyklý povrch, který tuto oblast dělá velmi užitečnou pro stanovení přesnosti radarového výškoměru mise CryoSat.
Nepřítomnost sněhu v této části Antarktidy znamená, že paprsky vyslané výškoměrem na palubě CryoSatu se odrážejí zcela nezkreslené přímo od ledu zpět k satelitu. Síla ledu je následně spočítána z rozdílu času mezi vysláním a přijetím signálu. Jenže led je obvykle pokryt vrstvou sněhu, kterou musí signál projít před tím, než dosáhne hranice ledu – což je skutečnost, která může ovlivňovat měření síly ledu prováděná z paluby CryoSatu. Proto jsou měření provedená v oblasti, kde je pouze pevný modrý led, nesmírně cenná pro ověření všech pozorování dat z družice CryoSat.

Zatímco aktuální pozorování v terénu byla provedena výhradně s cílem provést kalibraci měření, srovnání dat získaných během kampaní v letech 2008–09 a 2010–11 přineslo překvapivé výsledky: ukázalo, že v inkriminovaném období tato oblast Antarktidy zvedla svoji výšku v průměru o devět centimetrů. Vědci z Technické univerzity v Drážďanech se vydali čelit extrémnímu počasí, aby zmapovali sílu ledového příkrovu na ploše 2 500 kilometrů čtverečních. Měření byla provedena přímo na povrchu s pomocí sofistikovaných GPS přístrojů tažených sněžnými skútry.

Podle materiálů ESA připravil -KS-