Satelity w tandemie ujawniają 30 lat przepływu lodu antarktycznego.
Po trzydziestu latach od pierwszego potwierdzenia przez ESA możliwości lotu dwóch satelitów w bardzo zbliżonej konfiguracji, koncepcja ta ponownie została odtworzona. Dzięki czasowemu ustawieniu radarowych satelitów Sentinel-1 z programu Copernicus, aby odtworzyć pionierską misję tandemu ERS-1-ERS-2, uzyskano obraz radarowy tej samej części Antarktydy z jednodniowym odstępem.
Ta metoda ponownie potwierdza, że takie podejście może służyć do mierzenia ruchu lodowców i wyznaczania kluczowej linii kotwiczenia z wysoką precyzją.
ERS-1 i ERS-2 były pierwszymi satelitami ESA do obserwacji Ziemi, uruchomionymi w latach 1991 i 1995. Wtedy stanowiły najnowocześniejsze europejskie systemy obserwacyjne Ziemi.
Niemal natychmiast po umieszczeniu ERS-2 na orbicie ESA skierowała te dwa satelity do nowej konfiguracji tandemu, co pozwalało na obserwację tej samej części Ziemi z odstępem zaledwie 24 godzin między pomiarami.
Taka konfiguracja utrzymywała się przez dziewięć miesięcy, dostarczając naukowcom bogatą serię obserwacji z krótkimi odstępami czasu i umożliwiając śledzenie szybkich zmian w krótkich okresach.
Późniejszy projekt tandemu w 2008 roku obejmował ERS-2 i Envisat, a najnowsza wersja koncepcji to radarowe satelity Copernicus Sentinel-1C i Sentinel-1D.
Podczas fazy uruchomieniowej Sentinel-1D został czasowo zestawiony blisko Sentinel-1C, by uzyskać jednodniowy odstęp między przelotami konstelacji. Ważne, że taka konfiguracja wspierała kalibrację między satelitami i weryfikowała wydajność interferometrycznego radaru o syntetycznej aperturze.
W tym samym czasie ESA maksymalizowała naukowy zwrot z Sentinel-1A przed zakończeniem aktywnej misji, pracując z Sentinel-1C w standardowym układzie sześciodniowego powtórzenia kolejnych przelotów.
Dyrektor Systemu Sentinel-1 w ESA, Dirk Geudtner, podkreślił, że niemal równoczesne obserwacje trzech satelitów Sentinel-1 dały wyjątkową możliwość monitorowania dynamiki lodowców i pokrywy lodowej na różnorodnych skalach czasowych. Ponadto, wykonując zaledwie jednodniowy odstęp między obserwacjami tego samego obszaru Antarktydy, satelity Sentinel-1C i Sentinel-1D odtworzyły interwał czasowy obserwacji, który uczynił oryginalną misję tandemu ERS-1-ERS-2 przełomem w pomiarze ruchu lodowców i mapowaniu linii kotwiczenia.
Linia kotwiczenia to kluczowy obszar graniczny, gdzie lodowiec lub pokrywa lodowa przestaje opierać się na podłożu skalnym i zaczyna unosić się nad oceanem, tworząc półkę lodową. Działa ona jako punkt kotwiczenia, kontrolując, jak szybko lód przepływa z kontynentu do morza.
Zarówno prędkość przepływu lodowców i szyb lodowych, jak i zmiany w położeniu linii kotwiczenia, są kluczowymi wskaźnikami tego, jak pokrywy lodowe reagują na ocieplenie klimatu. Wspólnie te pomiary pomagają naukowcom oszacować zmiany bilansu masy lodu i określić ilość lodu wypływającego do oceanu, co poprawia projekcje przyszłego wzrostu poziomu morza.
Porównania pomiarów z fazy tandemu ERS i danych z konfiguracji tandem Sentinel-1C-Sentinel-1D pokazują, jak Antarktyka zmieniła się w ciągu trzech dekad ? co ilustrują poniższe interferogramy zestawione obok siebie.
Jako przykład widoczne są zmiany prędkości przepływu lodu i deformacji powierzchni na pokrywie Scar Inlet Ice Shelf, będącej południowym fragmentem dawnej Larsen-B Ice Shelf, oraz nad Evans Ice Stream w Zachodniej Antarktyce.
Interferogram Sentinel-1C-Sentinel-1D po prawej stronie ujawnia poważne pęknięcia i szczeliny w pokrywie lodowej, które nie były obecne w odpowiadającym interferogramie ERS-1-ERS-2 z 1995 roku po lewej stronie.
Osłabienie pokrywy lodowej przyczyniło się do przyspieszenia i zmniejszenia grubości dopływowych lodowców, zwiększając wypływ lodu i napędzając migrację linii kotwiczenia w głąb lądu. Ta zmiana jest kluczowym wskaźnikiem dynamicznej odpowiedzi i stabilności mas lodu przytwierdzonych.
Poniższy wykres pokazuje znaczny wzrost prędkości przepływu lodu w lodowcu Leppard między 1995 a 2026 rokiem, mierzony dzięki jednodniowym obserwacjom radarowej interferometrii z obu faz tandemu.
Profesor emerytowany Helmut Rott, który szeroko pracował z danymi InSAR w tandemie ERS-1-ERS-2, stwierdza, że szczegółowe obserwacje takich cech i ich zmian czasowych, dostarczane przez dane ERS-1-ERS-2 i Sentinel-1C-Sentinel-1D z jednodniowymi powtórzeniami, otwierają doskonałe możliwości lepszego zrozumienia i prognoz procesów osłabiania i rozpadu pokrywy lodowej, migracji linii kotwiczenia i utraty lodu przylegającego.
Taka unikalna kombinacja obserwacji trzech satelitów Sentinel-1 podkreśla także prędkość przepływu lodu nad Evans Ice Stream w Zachodniej Antarktyce.
Evans Ice Stream, główny strumień lodowy odprowadzający lód z południowej Antarktycznej Półwyspu do pokrywy lodowej Ronne, przemieszcza lód z prędkością około 3-4 metrów na dobę.
Ze względu na szybki przepływ i dobrze scharakteryzowaną dynamikę, Evans Ice Stream został wskazany jako miejsce kalibracji i walidacji produktów dotyczących polarnej pokrywy lodowej w nadchodzącej misji Copernicus ROSE-L.
Ten strumień lodowy opisuje głęboki rów ograniczony stromymi ścianami dolin, z wyraźnymi marginesami ścinania, które w radarowych interferogramach wyglądają jak gęsto upakowane obrzeża. Cechy te dostarczają cennych informacji o deformacji lodu i pomagają naukowcom ocenić, jak strumienie lodowe reagują na zmiany klimatu.
Ponieważ lód płynie tak szybko, standardowy interferogram Sentinel-1A-Sentinel-1C z interwałem sześciodniowym, uzyskany 22 i 28 marca 2026 roku, zawiera silnie skompresowane obrzeża, co utrudnia precyzyjne pomiary absolutnej prędkości przepływu lodu. Natomiast jednodniowy interferogram Sentinel-1C-Sentinel-1D z 22 i 23 marca 2026 roku daje znacznie szerzej rozmieszczony układ pasków, umożliwiając znacznie dokładniejsze pomiary prędkości przepływu lodu.
Ponadto interferogram podwójnej różnicy, pochodzący z dwóch par Sentinel-1C-Sentinel-1D, wyraźnie ujawnia deformacje lodu wywołane pływami i strefy ścinania.
Thomas Nagler z firmy ENVEO, członek ESA Mission Advisory Group dla Sentinel-1 Next Generation oraz ROSE-L, stwierdza, że skrócenie interwału powtórzeń z sześciu dni do jednego dnia umożliwia monitorowanie stref ścinania i szybko poruszających się lodowców i strumieni lodowych za pomocą interferometrii z większą precyzją.
Kierownik projektu Sentinel-1 i Sentinel-1 Next Generation w ESA, Thibaut Decoopman, zauważa, że Sentinel-1 ustanowił fundamenty wysokiej jakości end-to-end radarowej interferometrii. Budując na tym sukcesie, Sentinel-1 Next Generation zapewni ciągłość obserwacji w paśmie C, jednocześnie oferując lepszą wydajność, aby sprostać zmieniającym się potrzebom użytkowników i usług Copernicus.
Uwaga: Niniejsze badania były wspierane przez ESA SUPSAR-Ice Velocity oraz projekty Climate Change Initiative ESA.
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł!
