Миссия NASA SWOT Water для измерения рек Аляски на переднем крае изменения климата
Гидролог USGS Хизер Бест

Хизер Бест, гидролог Геологической службы США, устанавливает датчик уровня воды на контрольно-измерительный прибор в реке Юкон на Аляске. Размер штата, пересеченная местность и ограниченная транспортная инфраструктура делают традиционные измерения расходомеров непомерно высокими. Фото: Дерек Фробитер, Ассоциация управляющих поймами Северной Каролины.

Миссия «Топография поверхностных вод и океана» предоставит множество данных о водных ресурсах Земли даже в отдаленных местах. Аляска служит примером.

В то время как Аляска находится за Полярным кругом и покрыта обширными пространствами замерзшей земли, в штате также много жидкой воды. Фактически, Аляска содержит около 40% ресурсов поверхностных вод США. Это включает в себя более 12 000 рек, еще тысячи ручьев и ручьев и сотни тысяч озер.

Это означает, что вполне естественно, что Аляска станет одним из первых бенефициаров спутника поверхностных вод и топографии океана (SWOT), который был успешно запущен 16 декабря 2022 года с калифорнийской базы космических сил Ванденберг. Эту миссию возглавляют НАСА и Французское космическое агентство Centre National d'Études Spatiales (CNES) при участии Канадского космического агентства и Космического агентства Великобритании.

Приток реки Атигун

На притоке реки Атигун это один из 113 водомерных постов Геологической службы США на Аляске. Размер штата, рельеф местности и ограниченная транспортная инфраструктура делают традиционные измерения расходомеров непомерно высокими. SWOT заполнит пробелы в отдаленных местах, таких как Аляска, где данные о поверхностных водах скудны или отсутствуют. Предоставлено: Джейсон Бейкер, Геологическая служба США.

SWOT будет измерять высоту почти всей воды на поверхности Земли, от крупных рек до озер и водохранилищ до океана. Это заполнит пробелы в отдаленных местах, таких как Аляска, и во многих странах, где данные о поверхностных водах скудны или отсутствуют. Эти измерения будут полезны агентствам по управлению водными ресурсами и обеспечению готовности к стихийным бедствиям, университетам, инженерам-строителям и другим лицам, которым необходимо отслеживать воду в своих районах.

Огромные размеры Аляски, пересеченная местность и ограниченная транспортная инфраструктура делают традиционные измерения расходомеров непомерно высокими. В то время как речные потоки на большей части территории Соединенных Штатов постоянно контролируются сетью Геологической службы США (USGS), состоящей из более чем 8500 станций, на Аляске в настоящее время имеется только 113 водомерных постов, а многие крупные реки не контролируются. Количество воды, протекающей через такие реки, влияет на все: от здоровья и биоразнообразия видов рыб до транспорта и наличия питьевой воды.


Миссия «Топография поверхностных вод и океана» (SWOT) поможет сообществам подготовиться к последствиям изменения климата, собирая данные для мониторинга озер, рек, водохранилищ и океана. Предоставлено: NASA/ JPL -Caltech/CNES/Thales Alenia Space.

Недостаток информации о реках Аляски сделал USGS логичным выбором в качестве первопроходца SWOT. Данные SWOT дополнят разрабатываемую в настоящее время систему мониторинга этих рек с использованием данных радиолокационной альтиметрии с американо-европейских спутников Jason-2 и -3 и Европейского космического агентства Sentinel (разработанных в контексте европейской программы Copernicus под руководством Европейской комиссии). ) и видимые изображения со спутников NASA-USGS Landsat. Проект уже третий год включает использование космических инструментов для измерения высоты и течения рек. Партнерами Геологической службы США являются Департамент транспорта и общественных объектов Аляски, Центр прогнозирования рек Аляски и Тихого океана Национальной метеорологической службы, Служба рыболовства и дикой природы США и Департамент рыбы и дичи Аляски.

«Аляска — это место, где дистанционное наблюдение для оценки речного стока особенно полезно», — сказал гидролог Геологической службы США Роберт Дадли. Дадли сказал, что Аляска является отличным испытательным полигоном для ученых и менеджеров по водным ресурсам, где они могут работать с новыми космическими инструментами, такими как SWOT, и сразу же применять их.

Геологическая служба США составляет исторический отчет о расчетных расходах рек, основываясь на более чем двухдесятилетних исследованиях НАСА по измерению уровня поверхности воды в озерах и реках. Эти данные позволят ученым и специалистам по управлению водными ресурсами понять, как часто ручьи испытывают условия низкого и высокого стока, и разработать точку отсчета для оценки текущих условий.

Река Юкон возле деревни Стивенс, Аляска

Данные SWOT дополнят разрабатываемую в настоящее время систему Геологической службы США для использования космических инструментов, таких как Landsat, который сделал снимок реки Юкон недалеко от Стивенс-Виллидж, Аляска, для измерения высоты и стока рек Аляски, большинство из которых в настоящее время не контролируется. 1 кредит

SWOT-преимущество

Дадли говорит, что SWOT имеет множество преимуществ по сравнению с современными методами спутникового измерения рек. Альтиметры, подобные тем, что установлены на спутниках серии Jason, могут измерять, как меняется уровень воды в некоторых крупных реках, а Landsat может измерять, как меняется ширина рек. Но ни один из источников данных сам по себе не предоставляет всей информации, необходимой для расчета разумной оценки того, сколько воды протекает через реку, без сложной и дорогостоящей калибровки на месте. SWOT меняет это, одновременно измеряя уровень и ширину воды.

Например, если река имеет крутые берега, она не обязательно будет казаться шире или уже при изменении расхода воды. И наоборот, даже незначительное изменение уровня воды в реке с мелким берегом может означать, что через нее протекает намного больше воды.

SWOT также будет измерять уклон реки, что дает ученым возможность оценить, насколько быстро вода стекает с ландшафта. Вообще говоря, чем круче склон, тем быстрее течет вода.

Спутниковая иллюстрация топографии поверхностных вод и океана (SWOT)

На этой иллюстрации показан спутник поверхностных вод и топографии океана (SWOT) на орбите с развернутыми солнечными панелями и инструментальными антеннами KaRIn. 1 кредит

И SWOT будет собирать данные, необходимые для оценки потоков рек сразу, каждый раз, когда они пролетают над рекой, что на Аляске будет происходить примерно раз в пять дней. Радар SWOT также может видеть сквозь облака, устраняя пробелы в данных, вызванные облаками в Landsat и других изображениях в видимом свете.

Изменение климата вызывает многочисленные гидрологические изменения на Аляске, которые SWOT поможет изучить, сказал Джек Эгглстон, руководитель отдела гидрологического дистанционного зондирования Геологической службы США. «Быстрое повышение температуры приводит к увеличению речного стока на Северном склоне, где тает вечная мерзлота», — сказал он. «Это также меняет сезонность речного стока: высокие стоки вызваны таянием снега в начале года».

«SWOT позволит нам увидеть, что происходит на Аляске с гидрологической точки зрения, чего мы раньше не видели», — сказал Тамлин Павелски, руководитель отдела SWOT-исследований НАСА в области пресной воды из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл. «Это важно, потому что Аляска, находящаяся в Арктике, также является местом в Соединенных Штатах, где прямо сейчас наблюдается наибольшее изменение климата. Если вы хотите знать, почему это важно, подумайте о том, сколько ресурсов мы получаем с Аляски».

Подробнее о миссии

SWOT разрабатывается совместно NASA и CNES при участии CSA и Космического агентства Великобритании. Лаборатория реактивного движения, управляемая для НАСА Калифорнийским технологическим институтом в Пасадене, Калифорния, возглавляет американскую часть проекта. Для полезной нагрузки полетной системы НАСА предоставляет прибор радиолокационного интерферометра Ka-диапазона (KaRIn), научный приемник GPS , лазерный ретрорефлектор, двухлучевой микроволновый радиометр и инструменты НАСА. CNES предоставляет интегрированную спутниковую систему доплеровской орбитографии и радиопозиционирования (DORIS), двухчастотный высотомер Poseidon (разработанный Thales Alenia Space), радиочастотную подсистему KaRIn (совместно с Thales Alenia Space и при поддержке космического агентства Великобритании). , спутниковая платформа и наземный сегмент управления. CSA поставляет блок мощного передатчика KaRIn. НАСА предоставляет ракету-носитель и сопутствующие услуги запуска.

Лаборатория реактивного движения
Дата публикации: 2023.01.22