Minder dan drie maanden in zijn missie, NASA's ijs, Wolk en land Elevation Satellite-2, of ICESat-2, overtreft nu al de verwachtingen van wetenschappers. De satelliet meet de hoogte van het zee-ijs tot op een centimeter, het traceren van het terrein van voorheen niet in kaart gebrachte Antarctische valleien, het onderzoeken van verre ijskappen, en turen door bosluifels en ondiepe kustwateren.

Bij elke passage van de ICESat-2-satelliet, de missie voegt datasets toe die het snel veranderende ijs van de aarde volgen. Onderzoekers zijn klaar om de informatie te gebruiken om de zeespiegelstijging te bestuderen als gevolg van smeltende ijskappen en gletsjers, en om de zee-ijs- en klimaatvoorspellingen te verbeteren.

"ICESat-2 wordt een fantastisch hulpmiddel voor onderzoek en ontdekking, zowel voor cryosferische wetenschappen als andere disciplines, " zei Tom Neumann, ICESat-2-projectwetenschapper bij NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.

Neumann en anderen met het wetenschappelijke team van ICESat-2 deelden de eerste blik op de bevindingen van de satelliet op de jaarlijkse bijeenkomst van de American Geophysical Union op dinsdag in Washington, gelijkstroom

De gaten opvullen

Op topografische kaarten van de Transantarctische bergen, die Oost- en West-Antarctica verdelen, er zijn plaatsen waar andere satellieten het gewoon niet kunnen zien. Sommige instrumenten draaien niet zo ver naar het zuiden, anderen pikken alleen grote elementen of de hoogste punten op en missen zo kleine pieken en dalen. Met een vroege pass van ICESat-2, wetenschappers begonnen die details in te vullen.

"Het is een spectaculair terrein, " zei Benjamin Smit, een glacioloog aan de Universiteit van Washington, Seattle, en lid van het ICESat-2 wetenschapsteam. "We kunnen hellingen meten die steiler zijn dan 45 graden, en misschien nog wel meer, door dit gebergte."

Terwijl ICESat-2 over de Antarctische ijskap draait, de fotonenretour reflecteert vanaf het oppervlak en laat hoge ijsplateaus zien, spleten in het ijs 20 meter diep, en de scherpe randen van ijsplaten die in de oceaan vallen. Deze eerste metingen kunnen helpen om de gaten in de Antarctische kaarten op te vullen, Smit zei, maar de belangrijkste wetenschap van de ICESat-2-missie moet nog komen. Naarmate onderzoekers de kennis van waar het instrument naar wijst, verfijnen, ze kunnen beginnen met het meten van de opkomst of ondergang van ijskappen en gletsjers.

"Zeer snel, we hebben metingen die we kunnen vergelijken met oudere metingen van oppervlaktehoogte, ' zei Smith. 'En nadat de satelliet een jaar heeft gestaan, we zullen de ijskappen in de loop van de seizoenen kunnen zien veranderen."

Op dun ijs

Wanneer zee-ijs zich voor het eerst vormt op de polaire oceanen, voordat er sneeuw op valt en de wind het op andere schotsen slaat, het is dun, vlak en glad. Dat maakt het een goede plek om te testen hoe nauwkeurig ICESat-2-gegevens zijn, aangezien lange stukken bijna allemaal even hoog moeten zijn, zei Ron Kwok, een zee-ijswetenschapper bij NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië.

Tot dusver? "De gegevens zijn spectaculair, "Zei Kwok. "Het verse ijs is helemaal vlak tot op een paar centimeter na."

De eerste maanden van ICESat-2-gegevens verzameld over Arctisch en Antarctisch zee-ijs onthullen dun ijs, dik ijs, en functies zoals ijsruggen. Gebieden met open water in de scheuren tussen de ijsschotsen, leads genoemd, vallen op in de gegevens vanwege het verschil in reflectiviteit tussen ijs en water. Door de hoogte van dat wateroppervlak in de leidingen te vergelijken met de hoogte van het ijs, wetenschappers schatten het vrijboord en de dikte van het ijs. Met de hoge precisie van ICESat-2, plus de zes stralen van de satelliet die tegelijkertijd gegevens opnemen, onderzoekers zullen een ongekend inzicht hebben in de dikte van zee-ijs, die zullen worden gebruikt om klimaatmodellering en -voorspellingen te helpen verbeteren.

Plus, het vermogen om nieuw gevormde te identificeren, dun ijs zal onderzoekers helpen de seizoensveranderingen in afgelegen poolgebieden te volgen, en begrijp de processen die deze processen aansturen. De gegevens over de ijsdikte zullen wetenschappers ook helpen om computermodellen te verbeteren van hoe zee-ijs reageert op de opwarming van het Noordpoolgebied. evenals voorspellingen van de zee-ijsbedekking.

"We zullen een veel hogere resolutie hebben van waar het ijs is en waar het water is in de marginale ijszones, waar de compacte ijslaag de oceaan ontmoet, tijdens smelten en bevriezen, ' zei Kwok. 'Dat wordt nieuwe wetenschap om over na te denken. "

Voorbij ijs

ICESat-2 staat altijd aan, niet alleen metingen aan de polen, maar ook in de tropische en gematigde breedtegraden, en wat het kan zien, heeft onderzoekers al verrast.

"We waren allemaal verrast toen we de verbazingwekkende details van ICESat-2 zagen, dankzij de detectietechnologie, " zei Lori Magruder, een onderzoekswetenschapper aan de Universiteit van Texas en de leider van het ICESat-2-wetenschappelijk team. "Op elk oppervlak, er was een geweldige functie die we niet gewend waren te zien met de eerste ICESat."

Bijvoorbeeld, fotonen die terugkeren van over de oceaan volgen individuele golven. In heldere kustgebieden, de bathymetrie is zichtbaar, soms zo diep als 80 voet (25 meter), die kunnen helpen bij onderzoek, waaronder modellering van stormvloeden, zei Magruder.

En terwijl ICESat-2 boven bossen draait, het kan niet alleen de toppen van bomen onderscheiden, maar ook de binnenluifels en de bosbodem. Hoewel het team niet zeker wist hoe duidelijk het terrein zou zijn onder dichte luifels zoals die in tropische regenwouden, de gegevens bleken zelfs beter dan verwacht. Door boomhoogten wereldwijd te meten, de ICESat-2-missie zal de schattingen van de hoeveelheid koolstof die in bossen is opgeslagen, kunnen verbeteren.

Het controleren van de cijfers, overbruggen van de kloof

Terwijl het wetenschappelijke team van ICESat-2 de eerste reeksen gegevens analyseerde, collega's van NASA's Operation IceBridge verzamelden gegevens in vliegtuigen boven Antarctica - vliegend over dezelfde paden waar de satelliet omheen cirkelde.

Over uitgestrekte vlaktes van kabbelend ijs, steile pieken die door de ijskap prikken, en lijnen van spleten die door gletsjers marcheren, de luchtlandingscampagne heeft de hoogte van het oppervlak gemeten met de laserhoogtemeters van de Airborne Topographic Mapper, sneeuw- en ijsdikte met radars, en sub-ijsplaat bathymetrie met een gravimeter. Voor een decennium, IceBridge heeft de regio in kaart gebracht, maar dit najaar verzamelden ze ook gegevens om de nauwkeurigheid van ICESat-2 te controleren.

In drie afzonderlijke vluchten, IceBridge onderzocht het vlakke plateau langs de 88-graden zuiderbreedtelijn waar alle ICESat-2-banen samenkomen. Andere vluchten gevolgd over gletsjers, ijsstromen en bergen langs individuele satellietpaden - soms precies op het moment dat de satelliet boven je hoofd passeerde. Om zee-ijs te meten, het IceBridge-team vloog kort op 500 voet om de windsnelheid te meten, berekend hoe ver het ijs was verplaatst sinds ICESat-2 het heeft gemeten, en vervolgens de vliegroute aangepast om hetzelfde stuk ijs te onderzoeken.

"Bijna elke vlucht heeft ICESat-2-tracks erin verwerkt, " zei Joseph MacGregor, IceBridge-projectwetenschapper bij NASA Goddard. "We vliegen over snel veranderende outlet-gletsjers, het langzamer veranderende interieur, en ongewone oppervlakken die interessant zijn voor ICESat-2. Het primaire doel van IceBridge is om de kloof tussen ICESat en ICESat-2 te overbruggen, dus het is zeer de moeite waard om te weten dat we dat proces voltooien."

De eerste ICESat-satelliet die tussen 2003 en 2009 in gebruik was dat is toen IceBridge zijn campagnes begon. ICESat-2 werd op 15 september gelanceerd vanaf de Vandenberg Air Force Base in Californië. Zijn laserinstrument, genaamd ATLAS (Advanced Topographic Laser Altimeter System), zendt lichtpulsen naar de aarde. Het dan tijden, tot op een miljardste van een seconde, hoe lang het duurt voordat individuele fotonen naar de satelliet terugkeren. ATLAS heeft zijn laser meer dan 50 miljard keer afgevuurd sinds de eerste keer op 30 september. en alle statistieken van het instrument laten zien dat het werkt zoals het hoort, zei Neumann.

Missiemanagers verwachten de gegevens begin 2019 openbaar te maken.