Elf jaar lang, van 2009 tot 2019, de vliegtuigen van NASA's Operation IceBridge vlogen boven het noordpoolgebied, Antarctica en Alaska, gegevens verzamelen over de hoogte, diepte, dikte, stroming en verandering van zee-ijs, gletsjers en ijskappen. Ontworpen om gegevens te verzamelen gedurende de jaren tussen NASA's twee Ice, Wolk, en landhoogtesatellieten, ICESat en ICESat-2, IceBridge maakte zijn laatste poolvlucht in november 2019, een jaar na de succesvolle lancering van ICESat-2.

Terwijl het team en de vliegtuigen naar hun volgende opdrachten gaan, de wetenschappers en ingenieurs reflecteerden op een decennium van IceBridge's belangrijkste prestaties.

2009:lancering en eerste vluchten IceBridge

NASA's eerste ijs, Wolk, en land Elevation Satellite (ICESat) bewaakt ijs, wolken, atmosferische deeltjes en vegetatie wereldwijd vanaf 2003. Toen ICESat het einde van zijn levensduur naderde, NASA maakte plannen om de ijshoogte met vliegtuigen te blijven meten tot de lancering van ICESat-2. ICESat beëindigde zijn dienst in augustus 2009, en IceBridge nam de metingen van land- en zee-ijs voor het volgende decennium over.

Het aantal en de modellen van IceBridge-vliegtuigen veranderden van jaar tot jaar, en ze droegen meer dan een dozijn instrumenten:van lasers voor het in kaart brengen van hoogtes en ijsdoordringende radars, tot optische en infraroodcamera's, tot gravimeters en magnetometers die informatie onthullen over het gesteente onder het ijs. Naast het overbruggen van de hoogtemeterkloof, de uitgebreide reeks instrumenten van de missie stelde het in staat om snelle en langzame veranderingen aan de ijskappen te documenteren, de geofysische oorzaken van die veranderingen begrijpen, jaarlijkse fluctuaties in de dikte van het zee-ijs volgen en computer- en modelleringstools voor onderzoek verbeteren.

Voordat IceBridge, NASA monitorde jaarlijks kwetsbare gebieden van de Groenlandse ijskap via het Arctic Ice Mapping Project (AIM). Maar IceBridge overtrof eerdere campagnes ver in omvang en reikwijdte, met jaarlijkse onderzoeken van beide polen, meer instrumenten en een langer tijdsbestek waardoor het veranderingen over en zelfs binnen jaren kon volgen.

Een van de eerste belangrijke bijdragen van IceBridge was het in kaart brengen van honderden kilometers aan aardingslijnen in zowel Antarctica als Groenland. Aardingslijnen zijn waar de bodem van een gletsjer het contact met het gesteente verliest en op zeewater begint te drijven - een aardingslijn die hoger is dan de rots waarop het ijs erachter rust, vergroot de mogelijkheid van toekomstige onstabiele terugtrekking.

"Vóór IceBridge, we hadden veel gletsjers waar we geen informatie hadden over hun aardingslijnen, waardoor het een uitdaging was om ze te modelleren en betrouwbare projecties van zeespiegelstijging te ontwikkelen, " zei Michael Studinger, teamleider voor het Airborne Topographic Mapper (ATM) instrument en IceBridge's projectwetenschapper van 2010 tot 2015.

Het team bracht gedurende hun decennium van werk 200 gletsjers langs de kustgebieden van Groenland in kaart. evenals kustgebieden, het binnenland van de Groenlandse ijskap en gebieden met hoge prioriteit op Antarctica. "We vroegen, 'Hoe zal dit er in 2030 of over honderd jaar uitzien?', zei Studinger.

2011:Antarctische gletsjerkloven en afkalfevenementen

De expertise en het aanpassingsvermogen van het team stelden hen in staat de vliegroutes indien nodig snel aan te passen. Tijdens hun Antarctisch onderzoek in 2011 IceBridge-wetenschappers zagen een enorme scheur in de Pine Island-gletsjer, een van de snelst veranderende gletsjers op het continent. Ze kwamen later terug om het nader te bestuderen, en de scheur produceerde in oktober een nieuwe gletsjer. Deze behendigheid maakte IceBridge uniek veelzijdig en reageerde op de behoeften van de wetenschappelijke gemeenschap, meer wetenschap mogelijk maken dan hun basisopdrachten.

Pine Island is de afgelopen decennia dunner en onstabieler geworden, genereren nu bijna elk jaar nieuwe ijsbergen. IceBridge bewaakte elk jaar Pine Island en andere Antarctische gletsjers, uitkijken naar scheuren die tot ijsbergen kunnen leiden en radar en gravimeters gebruiken om kenmerken in kaart te brengen, zoals het diepwaterkanaal onder de Pine Island-gletsjer, waardoor warm water naar de onderkant kan komen en het sneller kan smelten.

"We hebben metingen nodig om het ijs van Antarctica vandaag te begrijpen en modellen om de toekomst ervan te begrijpen, die ons uiteindelijk allemaal raakt via zeespiegelverandering, "Zei Joe MacGregor, projectwetenschapper van IceBridge. "Door precies te meten welke Antarctische gletsjers op dit moment dunner worden - en te kijken hoe ze zich over meerdere jaren ontwikkelen - kunnen we die modellen verbeteren. De meeste van de grootste veranderingen in het Antarctische ijs vinden plaats in West-Antarctica, en helaas, dat ijs zal zeer waarschijnlijk blijven dunner worden in de nabije toekomst."

2013:Onder het ijs kijken - naar beide polen

In 2013, wetenschappers van de British Antarctic Survey hebben een bijgewerkte kaart van het gesteente onder de Antarctische ijskap vrijgegeven. Het model omvatte oppervlaktehoogte, ijsdikte en topografiegegevens van gesteente van ICESat, IceBridge en missies van internationale partners.

Begrijpen wat voor soort gesteente er onder een ijskap ligt, kan belangrijke aanwijzingen opleveren over hoe het ijs op de top kan stromen en veranderen, zei Studinger.

"Zwaartekracht- en magnetische metingen geven je beperkingen om af te leiden wat voor soort gesteente je onder een ijskap hebt, ' zei hij. 'Dat is van belang voor de manier waarop en de snelheid waarmee het ijs stroomt. Als je zacht sedimentgesteente hebt, dat en smeltwater kan een smeermiddel zijn voor een ijskap. kristallijn gesteente, zoals graniet, is moeilijker om te zetten in een smeermiddel, waardoor het voor een ijskap moeilijker wordt om een ​​snelle stroming te ontwikkelen."

Gedragen door zijn eigen gewicht en de dynamiek van de grond of het water eronder, ijs stroomt naar de oceaan, uiteindelijk voor de kust drijvend en mogelijk afbrekend in ijsbergen, zoals die van de Pine Island-gletsjer. Hoe beter wetenschappers deze stroom begrijpen, hoe beter ze kunnen modelleren hoe het in de toekomst zou kunnen verlopen. IceBridge's reeks instrumenten voor het meten van de top, midden en onderkant van de Antarctische ijskap zijn bij uitstek geschikt om dit proces te bestuderen, zei Studinger.

"Het is ongelooflijk waardevol om al deze stukjes informatie bij elkaar te hebben, en we herhalen de metingen jaar na jaar zodat we kunnen zien hoe de dingen in de loop van de tijd veranderen, " zei hij. "Dat is een enorme data-asset en iets wat we niet vanuit de ruimte kunnen doen."

Soms helpt het meten van het onzichtbare gesteente niet alleen om bekende processen te verklaren, maar levert ook nieuwe verrassingen op. Onderzoekers van de Universiteit van Bristol gebruikten tientallen jaren aan luchtradargegevens, veel van IceBridge, om de bodem onder de Groenlandse ijskap in kaart te brengen. Ze vonden een voorheen onbekende kloof van meer dan 400 mijl lang en tot een halve mijl diep die door de noordelijke helft van het land sneed.

De wetenschappers geloven dat de kloof - ook wel de 'grote kloof' van Groenland genoemd - ooit een riviersysteem kan zijn geweest, en transporteert vandaag waarschijnlijk subglaciaal smeltwater van het binnenland van Groenland naar de Noordelijke IJszee.

2015:Het is wat erin zit (de ijskap) dat telt

Na het in kaart brengen van de bodem onder de Groenlandse ijskap, wetenschappers richtten hun aandacht op de middelste lagen van het ijs. Met behulp van zowel ijsdoordringende radar als ijsmonsters genomen in het veld, MacGregor en zijn team hebben de eerste kaart gemaakt van de vele lagen van de ijskap, gevormd toen duizenden jaren sneeuw naar beneden werd samengeperst en ijs vormde.

Zoals bij alle modellen, een beter begrip van het verleden betekent meer robuuste voorspellingen van de toekomst. Meten verleden smelten, accumulatie en stroming helpt glaciologen om hun modellen van de toekomst van de Groenlandse ijskap te verfijnen.

"Door een idee te krijgen van hoe oud het ijs van Groenland op verschillende diepten over het eiland is, konden we in het verleden kijken, "Zei MacGregor. "Door de 3D-kaart van de ijslagen van Groenland te maken, konden we ontdekken dat de ijskap de afgelopen duizenden jaren is vertraagd. Het gaf ons ook aanwijzingen over hoe de ijskap in het verleden is opgewarmd, en waar het kan worden bevroren tot gesteente of in plaats daarvan langzaam smelt."

2018:Voltooiing van de databrug

ICESat-2 werd op 15 september gelanceerd vanaf de luchtmachtbasis Vandenburg in Californië, 2018, hij schiet IceBridge naar de laatste fase van zijn missie:ICESat en ICESat-2 verbinden.

IceBridge ging door met het verzamelen van gegevens na de lancering van ICESat-2, zijn primaire functie is het valideren van de metingen van de nieuwe satelliet. Door nauwkeurige ondervluchten uit te voeren, waar vliegtuigen de baanlijnen van de satelliet volgden en dezelfde metingen deden op bijna hetzelfde moment, de wetenschappelijke teams konden de resultaten vergelijken en ervoor zorgen dat de instrumenten van ICESat-2 goed functioneerden.

Normaal gesproken, IceBridge-vluchten werden uitgevoerd bij vol daglicht, voor maximale zichtbaarheid. Maar tijdens de satellietvluchten, de vliegtuigen namen ook metingen in de schemering, om te zoeken naar veranderingen in nauwkeurigheid bij weinig licht. Ze maten ook zogenaamd "blauw ijs, " of ijs niet bedekt door sneeuw, om beter te begrijpen hoe de lasers door ijs drongen.

IceBridge heeft tien jaar lang onder een aantal Europese satellieten gevlogen, zoals de CryoSat-2- en Sentinel-3-satellieten van de ESA, en overvlogen grondcampagnes zoals ESA's CryoVEx-campagne en de Deense PROMICE-weerstations. Het is precies, reliable measurements provided a standard to help other missions ensure high-quality measurements of their own.

2019:The end of an era

in 2019, IceBridge continued flying in support of ICESat-2 for its Arctic and Antarctic campaigns. The hundreds of terabytes of data the team collected over the decade will fuel science for years to come.

"This data doesn't get old, " Studinger said. "This data set we have right now will be incredibly valuable going into the future. It's basically the only data set of its kind that we have."

"Our data is freely available to anyone, " said project manager Eugenia De Marco. "I believe that, as humans, we are stewards of this planet, and as such, it is our responsibility to take care of it. The first step in that process is to find out what's going on with the physical world so we can better address the challenges facing our planet. I believe IceBridge and the data it has collected helps answer the question of what's going on, and that is one of the biggest contributions IceBridge has provided over the years."

The campaign completed more than 900 flights between Greenland and Antarctica, and more than 150 in Alaska. While some members of the team changed over the decade, some have been with the project since its beginning.

"We had this incredible can-do attitude on both the instrument teams and the aircraft teams, " said Studinger, who was the project's first lead scientist in 2009 and worked with the mission throughout the decade. "We might have been working really long days for 11 weeks straight in Greenland, maar nog steeds, at 5 in the morning, people step on the airplane and say hello with a big smile on their face. It really speaks to the people, who for me, were the most enjoyable part—the IceBridge family."

IceBridge finished its last polar flight on November 20, 2019. The team will complete one more set of Alaska flights in 2020.

"Operation IceBridge took what NASA had already learned how to do with planes at the poles and supersized it, with consistently successful airborne campaigns across the Arctic and Antarctic for eleven years straight, " said MacGregor. "While IceBridge was laser-focused on its primary objective—bridging the gap between ICESat and ICESat-2—it was sufficiently big and broad in scope that it generated a momentum all its own, te. IceBridge opened the door to new ways of thinking about monitoring the polar regions and enabled numerous unexpected discoveries, and brought new scientists and new data types into the fold."