Topografia suprafeței oceanului - Ocean surface topography

TOPEX / Poseidon a fost prima misiune spațială care le-a permis oamenilor de știință să cartografieze topografia oceanelor cu suficientă precizie pentru a studia sistemele actuale pe scară largă ale oceanului lumii. Deși această imagine a fost construită din doar 10 zile de date TOPEX / Poseidon (3 octombrie - 12 octombrie 1992), ea dezvăluie majoritatea sistemelor actuale care au fost identificate prin observații la bord colectate în ultimii 100 de ani.

Topografia suprafeței oceanului sau topografia suprafeței mării , numită și topografie dinamică a oceanului , sunt maxime și minime pe suprafața oceanului, asemănătoare cu dealurile și văile de pe suprafața terestră a Pământului descrise pe o hartă topografică . Aceste variații sunt exprimate în termeni de înălțime medie a suprafeței mării (SSH) față de geoidul Pământului . Scopul principal al măsurării topografiei suprafeței oceanelor este de a înțelege circulația oceanică pe scară largă .

Variații de timp

Înălțimea nesupravegheată sau instantanee a suprafeței mării (SSH) este cel mai evident afectată de forțele de maree ale Lunii și ale Soarelui care acționează pe Pământ . Pe perioade mai lungi de timp, SSH este influențat de circulația oceanelor . De obicei, anomaliile SSH rezultate din aceste forțe diferă de medie cu mai puțin de ± 1 m (3 ft) la scară globală. Alte influențe includ temperatura, salinitatea, mareele, valurile și încărcarea presiunii atmosferice. Cele mai lente și mai mari variații se datorează schimbărilor în Pământului e câmpul gravitațional ( geoid ) datorită rearanjamentului continentelor, formarea monturi marine și alte redistribuirea rocă.

Deoarece câmpul gravitațional al Pământului este relativ stabil pe decenale până la centenare, circulația oceanelor joacă un rol mai semnificativ în variația observată a SSH. Pe parcursul ciclului sezonier, schimbările în modelele de încălzire, răcire și forțarea vântului de suprafață afectează circulația și influențează SSH. Variațiile SSH pot fi măsurate prin altimetrie prin satelit (de exemplu TOPEX / Poseidon ) și utilizate pentru a determina creșterea nivelului mării și proprietăți precum stocarea căldurii oceanului.

Aplicații

Topografia suprafeței oceanului este utilizată pentru cartografierea curenților oceanici , care se deplasează în jurul „dealurilor” și „văilor” oceanului în moduri previzibile. Un sens de rotație în sensul acelor de ceasornic se găsește în jurul „dealurilor” din emisfera nordică și „văilor” din emisfera sudică. Acest lucru se datorează efectului Coriolis . În schimb, un sens de rotație în sens invers acelor de ceasornic se găsește în jurul „văilor” din emisfera nordică și „dealurilor” din emisfera sudică.

Topografia suprafeței oceanului este, de asemenea, utilizată pentru a înțelege modul în care oceanul mută căldura în jurul globului, o componentă critică a climatului Pământului și pentru monitorizarea schimbărilor la nivelul mării globale . Colectarea datelor este utilă pentru informații pe termen lung despre ocean și curenții acestuia. Conform științei NASA , aceste date pot fi, de asemenea, utilizate pentru a furniza înțelegerea vremii, climatului, navigației, gestionării pescuitului și operațiunilor offshore. Observațiile făcute despre date sunt utilizate pentru a studia mareele oceanelor, circulația și cantitatea de căldură pe care o conține oceanul. Aceste observații pot ajuta la prezicerea efectelor pe termen scurt și lung ale vremii și ale climatului terestru în timp.

Măsurare

Înălțimea suprafeței mării (SSH) este calculată prin intermediul sateliților altimetrici, care determină distanța de la satelit la suprafața țintă prin măsurarea timpului dus-întors satelit-suprafață al unui impuls radar. Sateliții măsoară apoi distanța dintre altitudinea orbitei și suprafața apei. Datorită diferitelor adâncimi ale oceanului, se face o aproximare. Aceasta se numește suprafața de referință arbitrară. Suprafața de referință arbitrară este o suprafață estimată care este calculată pentru a lua în calcul forma Pământului. Forma generală a pământului este sferică, dar aplatizată la Polul Nord și Sud . Această suprafață aproximativă se numește elipsoid de referință. Acest lucru permite preluarea datelor tocmai datorită nivelului uniform al suprafeței. Altitudinea satelitului trebuie apoi calculată în raport cu elipsoidul de referință. Acesta este calculat folosind parametrii orbitali ai satelitului și ai diferitelor instrumente de poziționare. Înălțimea suprafeței mării este atunci diferența dintre altitudinea satelitului în raport cu elipsoidul de referință și gama altimetrului. Satelitul trimite impulsuri de microunde la suprafața oceanului. Timpul de deplasare a impulsurilor care urcă spre suprafața oceanelor și înapoi oferă date despre înălțimea suprafeței mării. În imaginea de mai jos puteți vedea sistemul de măsurare utilizat de satelitul Jason-1 .

Misiuni prin satelit

Jason-1 mapează topografia globală a suprafeței oceanelor la fiecare 10 zile.

În prezent, există nouă sateliți care calculează topografia oceanului pământesc, Cryosat-2 , SARAL , Jason-3 , Sentinel-3A și Sentinel-3B , CFOSat , HY-2B și HY-2C și Sentinel-6 Michael Freilich (numit și Jason -CS A). Jason-3 și Sentinel-6 Michael Freilich sunt în prezent ambii în spațiul care orbitează Pământul într-o rotație în tandem. Se află la aproximativ 330 de kilometri distanță.

Ocean topografia de suprafață poate fi derivată din vas -going măsurătorile de temperatură și de salinitate la adâncime. Cu toate acestea, din 1992, o serie de misiuni de altimetrie prin satelit , începând cu TOPEX / Poseidon și continuând cu Jason-1 , Ocean Surface Topography Mission pe satelitul Jason-2, Jason-3 și acum Sentinel-6 Michael Freilich au măsurat înălțimea suprafeței mării direct. Combinând aceste măsurători cu măsurătorile de gravitație din misiunile NASA Grace și ESA din misiunile GOCE, oamenii de știință pot determina topografia suprafeței mării până la câțiva centimetri.

Jason-1 a fost lansat de o rachetă Boeing Delta II în California în 2001 și a continuat măsurătorile colectate inițial de satelitul TOPEX / Poseidon , care a orbitat din 1992 până în 2006. NASA și CNES , agenția spațială franceză, sunt parteneri comuni în această misiune.

Principalele obiective ale sateliților Jason este de a colecta date privind circulația medie a oceanului pe glob pentru a înțelege mai bine interacțiunea sa cu componentele care variază în timp și mecanismele implicate pentru inițializarea modelelor oceanice. Pentru a monitoriza variabilitatea oceanelor cu frecvență joasă și a observa ciclurile de sezon și variațiile inter-anuale precum El Niño și La Niña , oscilația nord-atlantică , oscilația decadală a Pacificului și valurile planetare care traversează oceanele pe o perioadă de luni, atunci acestea vor fi modelat pe o perioadă lungă de timp datorită observațiilor altimetrice precise. Scopul său este de a contribui la observarea variabilității oceanului mezoscală, care afectează oceanele întregi. Această activitate este deosebit de intensă în apropierea curenților de la granița de vest. De asemenea, monitorizați nivelul mediu al mării, deoarece este un indicator mare al încălzirii globale prin intermediul datelor privind nivelul mării . Îmbunătățirea modelării mareelor ​​prin observarea unor componente mai lungi, precum interacțiunile costale, undele interne și disiparea energiei mareelor. În cele din urmă, datele prin satelit vor furniza cunoștințe pentru a sprijini alte tipuri de meteorologie marină, care este studiul științific al atmosferei.

Jason-2 a fost lansat pe 20 iunie 2008, de o rachetă Delta-2 în afara site-ului California din Vandenberg și și-a încheiat misiunea pe 10 octombrie 2019. Jason-3 a fost lansat pe 16 ianuarie 2016 de un Falcon-9 SpaceX rachetă de la Vandenberg, precum și Sentinel-6 Michael Freilich, lansată pe 21 noiembrie 2020.

Obiectivele pe termen lung ale seriei de sateliți Jason sunt de a oferi descrieri globale ale schimbărilor sezoniere și anuale ale circulației și stocării căldurii în ocean. Aceasta include studiul schimbărilor climatice pe termen scurt, cum ar fi El Nino , La Nina . Sateliții detectează media globală a nivelului mării și înregistrează fluctuațiile. De asemenea, detectarea schimbării lente a circulației oceanului superior pe scări decenale, la fiecare zece ani. Studierea transportului de căldură și carbon în ocean și examinarea principalelor componente care alimentează mareele de adâncime. Colectarea datelor prin satelit ajută, de asemenea, la îmbunătățirea măsurătorilor vitezei și înălțimii vântului în timpul curent și pentru studii pe termen lung. În cele din urmă, îmbunătățirea cunoștințelor noastre despre geoidul marin . Primele șapte luni Jason-2 a fost dat în folosință, a fost zburat în imediata apropiere a lui Jason-1 . La doar un minut unul de altul, sateliții au observat aceeași zonă a oceanului. Motivul apropierii în observație a fost calibrarea încrucișată. Aceasta a fost menită să calculeze orice prejudecată din cei doi altimetri. Această observație de mai multe luni a dovedit că nu a existat nicio părtinire în date și ambele colecții de date au fost consistente.

O nouă misiune prin satelit numită Misiunea de topografie a apelor de suprafață a fost propusă pentru a realiza primul sondaj global al topografiei tuturor apelor de suprafață ale Pământului - oceanul, lacurile și râurile. Acest studiu are scopul de a oferi o vedere cuprinzătoare a corpurilor de apă dulce ale Pământului din spațiu și măsurători mult mai detaliate ale suprafeței oceanului decât oricând.

Vezi si

Referințe

linkuri externe