science >> Wetenschap >  >> Natuur

Eerste resultaten van monitoringsatelliet op zeeniveau overtreffen verwachtingen

Copernicus Sentinel-6 anomaliegegevens op zeeniveau, overlay op een kaart met vergelijkbare producten van alle Copernicus-altimetriemissies:Jason-3, Sentinel-3A en Sentinel-3B. De achtergrondafbeelding is een kaart met afwijkingen op zeeniveau van satelliethoogtemetergegevens die zijn verstrekt door de Copernicus Marine Environment Monitoring Service voor 4 december 2020. De gegevens voor deze afbeelding zijn afkomstig van de Sentinel-6 'Short Time Critical Level 2 Low Resolution'-producten gegenereerd op 5 december. Credit:bevat gewijzigde Copernicus Sentinel-gegevens (2020), verwerkt door Eumetsat

Minder dan drie weken geleden gelanceerd, de Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich-satelliet heeft niet alleen zijn eerste gegevens teruggestuurd, maar de resultaten tonen ook aan dat het veel beter functioneert dan verwacht. Dankzij zijn nieuwe, geavanceerde, altimetrie technologie, Sentinel-6 staat klaar om uitzonderlijk nauwkeurige gegevens over zeespiegelhoogte te leveren om de zorgwekkende trend van zeespiegelstijging te volgen.

Sentinel-6 Michael Freilich werd op 21 november vanuit Californië in een baan om de aarde gebracht. Nadat het zijn eerste signaal had teruggestuurd waaruit bleek dat het levend en wel in de ruimte was, ESA's Operations Center in Duitsland zorgde voor de eerste paar dagen in een baan om de satelliet voordat het werd overgedragen aan Eumetsat voor inbedrijfstelling, en eventuele routinehandelingen en distributie van gegevens.

De satelliet is uitgerust met Europa's nieuwste radarhoogtemetingstechnologie om het langetermijnrecord van zeeoppervlakhoogtemetingen dat begin jaren negentig begon, uit te breiden.

Op 30 november, vluchtoperators schakelden Sentinel-6's Poseidon-4 hoogtemeterinstrument in, die is ontwikkeld door ESA. Analyse van de eerste gegevens, specialisten stonden versteld van de kwaliteit. Deze eerste gegevens werden vandaag gepresenteerd, door middel van drie hoofdafbeeldingen, tijdens de Europese Ruimteweek.

De eerste afbeelding toont enkele voorlopige resultaten van de hoogte van het zeeoppervlak. De gegevens zijn over elkaar gelegd op een kaart met vergelijkbare producten van alle Copernicus-altimetriemissies:Jason-3, Sentinel-3A en Sentinel-3B. De achtergrondafbeelding is een kaart met afwijkingen op zeeniveau van satelliethoogtemetergegevens die zijn verstrekt door de Copernicus Marine Environment Monitoring Service voor 4 december 2020. De Sentinel-6-gegevensproducten zijn op 5 december gegenereerd.

Links:de afbeelding toont een vergelijking tussen genormaliseerde gegevens verwerkt aan boord van Copernicus Sentinel-6 en gedownlinkte (blauwe lijn), vergeleken met volledige onbewerkte (SAR-RAW) gegevens die op de grond zijn verwerkt (rode lijn). Door de achterrand van de gegevens te verwijderen voordat ze naar de aarde worden verzonden, de datasnelheid wordt met 50% verlaagd (SAR-RMC) (Range Migration Compensation). High-fidelity low-noise data zijn te danken aan Sentinel-6's Poseidon-4 digitale instrumentarchitectuur, wat een primeur is. Er zijn geen significante verschillen in het ophalen van geofysische parameters, en de verwerking aan boord laat de verwachte prestaties zien. Rechts:voorbeeld van metingen van de hoogte van het zeeoppervlak die zijn verwerkt door de ESA Level-2 Ground Prototype Processor met lage resolutiemodus, SAR-RAW- en SAR-RMC-gegevens over een transect in de Zuidoost-Atlantische Oceaan. Een significante structuur van de hoogte van het zeeoppervlak is zichtbaar in de gegevens die worden onthuld door een signaal met zeer weinig ruis. De verbetering van synthetische apertuurverwerking is duidelijk in de gegevens. Credit:bevat gewijzigde Copernicus Sentinel-gegevens (2020), verwerkt door ESA/isardSAT, CC BY-SA 3.0 IGO

De afbeelding hieronder toont een vergelijking tussen gegevens die aan boord van de satelliet zijn verwerkt en gedownlinkte (blauwe lijn), vergeleken met volledige onbewerkte gegevens die op de grond zijn verwerkt (rode lijn). Door de achterrand van de gegevens te verwijderen voordat ze naar de aarde worden verzonden, de datasnelheid wordt met 50% verlaagd. High-fidelity low-noise data zijn te danken aan Sentinel-6's Poseidon-4 digitale instrumentarchitectuur, wat een primeur is. (Klik op de afbeelding voor meer informatie).

ESA's missiewetenschapper voor Copernicus Sentinel-6, Craig Donlon, uitgelegd, "We kunnen nu al zien dat de satelliet ongelooflijke gegevens levert, dankzij de digitale architectuur van Posiedon-4 en de opname van gelijktijdige hoge resolutie synthetische apertuur radarverwerking en conventionele lage resolutie modus voor de eerste keer in hoogtemeting. Dit geeft ons de mogelijkheid om metingen te doen met veel fijnere synthetische apertuurradartechnieken die kunnen worden vergeleken met Jason-3 om de verbetering van het klimaatrecord te begrijpen."

"Belangrijk, we kunnen ook zien dat er heel weinig ruis in de gegevens zit, dus we hebben extreem schone gegevens om mee te werken."

De onderstaande reeks afbeeldingen van de Russische Ozero Nayval-lagune en de omliggende rivieren toont meerdere beelden van Copernicus-satellieten. De eerste is een 'camera-achtig' beeld van Sentinel-2; de tweede is een radarbeeld van Sentinel-1; en de volgende is van Sentinel-6 in zijn conventionele 'lage resolutie'-modus, die niet veel informatie onthult. Echter, door de hoogtemetinggegevens te verwerken met behulp van volledig gefocuste synthetische apertuurtechnieken die gewoonlijk worden gebruikt voor het afbeelden van radargegevens, het resulterende beeld onthult uitzonderlijke details, het benadrukken van de kracht van het instrument (klik op de afbeelding voor meer informatie).

De beelden van de Russische Ozero Nayval-lagune en de omliggende rivieren tonen meerdere beelden van Copernicus-satellieten. De eerste is een ‘camera-achtig’ beeld met een resolutie van 10 m dat op 29 oktober 2020 is gemaakt door Copernicus Sentinel-2. Het schiereiland ligt op het oostelijke deel van de Bearing Straits. De landgebonden lagune, verschillende rivier- en meerkenmerken zijn duidelijk zichtbaar. De afbeelding is gemarkeerd met het grondspoor van Copernicus Sentinel-6 terwijl het de regio doorkruist. Het tweede is een radarbeeld dat op 29 november 2020 is vastgelegd door Copernicus Sentinel-1 in interferometrische brede zwadmodus en verwerkt tot een resolutie van 10 m. De kijkrichting van de radar is van rechts, met tussenstopeffecten in het bergachtige gebied links van de afbeelding. De lagune is dichtgevroren en er zijn talloze scheuren in het ijs zichtbaar. Deining en wind van de oceaan worden ook waargenomen in de oceaan met enige golfreflectie en breking op de zuidelijke kustgebieden. De volgende afbeelding maakt gebruik van Copernicus Sentinel-6 pulsbeperkte lage-resolutiemodusgegevens voor hetzelfde gebied. In deze modus, gelijk aan Jason-3, de sterkste radarreflecties verschijnen als overlappende paraboolkenmerken, maar er kan geen discriminatie van de grond worden gemaakt. Over de derde afbeelding, het Copernicus Sentinel-6 Poseidon-4 volledig gefocuste radarbeeld met synthetische apertuur onthult de kenmerken van het Ozero Nayvak-schiereiland in fijn detail. De hoge prestaties en het lage geluidsniveau van Poseidon-4 bij verwerking met behulp van deze door ESA ontwikkelde technieken onthullen uitzonderlijke resultaten. In dit voorbeeld, de hoogtemetergegevens werden eerst verwerkt met een resolutie van 1,1 m in de azimutrichting (van links naar rechts) en <0,4 m in de bereikrichting (verticaal). Deze gegevens worden vervolgens verder in azimuth bekeken om spikkelruis te verminderen, wat een beeld oplevert met een resolutie van ~30 m. Het terugverstrooiingsvermogen van de radar is gecodeerd op kleur als functie van het bereik over het spoor en laat duidelijk de verticale hoogte van het zee-ijs in de lagune en laaggelegen rivier- en meerkenmerken zien. In tegenstelling tot de Sentinel-1-afbeelding, de Sentinel-6 Poseiodon-4-radar verlicht het tafereel vanuit het noorden en in dit geval, oceaangolfstructuur en breking aan de kustlijn zijn duidelijk te zien. Credit:bevat gewijzigde Copernicus Sentinel-gegevens (2020), verwerkt door ESA/Aresys, CC BY-SA 3.0 IGO

directeur van ESA's aardobservatieprogramma's, Josef Aschbacher, zei, "We zijn verheugd met deze eerste resultaten en trots om te zien dat onze door ESA ontwikkelde radarhoogtemeter zo goed werkt. Copernicus Sentinel-6 is een missie die is gebouwd in samenwerking met de Europese Commissie, Eumetsat, nasa, NOAA en CNES - waarbij alle partijen een essentiële rol spelen die van deze missie het succes maken dat we vandaag zien."

Een ander verrassend resultaat suggereert dat de positie van de satellieten in de ruimte beter kan worden begrepen dan eerder werd gedacht. Een radarhoogtemeter berekent de hoogte van de satelliet boven de aarde door te meten hoe lang het duurt voordat een uitgezonden radarpuls van het aardoppervlak weerkaatst. Sentinel-6 heeft daarom een ​​pakket positioneringsinstrumenten bij zich, inclusief een systeem dat gebruik kan maken van zowel GPS- als Galileo-signalen. Opmerkelijk, de toevoeging van Galileo-metingen zorgt voor een verbetering van de kwaliteit van de baanbepaling, wat bijdraagt ​​aan de algehele prestatie van de missie.

Meer over Copernicus Sentinel-6

Stijgende zeeën staan ​​bovenaan de lijst van grote zorgen in verband met klimaatverandering. Het monitoren van de hoogte van het zeeoppervlak is van cruciaal belang om inzicht te krijgen in de veranderingen die plaatsvinden, zodat besluitvormers het bewijs hebben om passend beleid te implementeren om de klimaatverandering te beteugelen en zodat autoriteiten actie kunnen ondernemen om kwetsbare gemeenschappen te beschermen.

Copernicus Sentinel-6 in actie. Krediet:ESA/ATG medialab

De eerste 'referentie'-metingen van de zeeoppervlakte werden geleverd door de Frans-Amerikaanse Topex-Poseidon-satelliet, die werd gevolgd door drie opeenvolgende Jason-missies. Ze laten zien dat sinds 1993 de wereldwijde zeespiegel is gestegen, gemiddeld, met iets meer dan 3 mm per jaar. Nog zorgwekkender, de afgelopen jaren is de mondiale oceaan gestegen, gemiddeld, met 4,8 mm per jaar.

Hoewel het de rol van de Copernicus Sentinel-6 is om deze erfenis van kritische metingen voort te zetten, de satelliet bevat nieuwe digitale hoogtemetertechnologie met speciale verwerking aan boord die nog nauwkeurigere metingen van de hoogte van het zeeoppervlak zal opleveren.

Sentinel-6 brengt, Voor de eerste keer, synthetische apertuurradar in de tijdreeks van de referentiemissie voor hoogtemeting. Om ervoor te zorgen dat de multi-satelliet data-tijdreeks stabiel blijft, Sentinel-6 levert gelijktijdige conventionele metingen in lage resolutie modus, die vergelijkbaar zijn met metingen van Jason-3, evenals de verbeterde prestaties van de radarverwerking met synthetische apertuur die metingen langs het spoor met hoge resolutie oplevert. Een tandemvlucht van 12 maanden, waar Sentinel-6 slechts 30 seconden achter Jason-3 vliegt, zal worden gebruikt om metingen van de twee onafhankelijke satellieten te vergelijken om het klimaatrecord op zeeniveau met vertrouwen uit te breiden.