DTU-forskere har udført omfattende målinger af havisen og indlandsisen i Arktis for at teste nye metoder til at forbedre FN’s klimamodeller.
Over tre uger her i foråret har forskere og andre eksperter fra DTU Space fortaget detaljerede målinger af isen i Arktis. Det er sket med fly, droner og folk på isen. Forskerne har tilbagelagt over 16.000 km på kryds og tværs over Grønland og de tilstødende havområder.
Det er en vellykket kampagne, hvor der er indhentet mange data og gennemført en ny type test. I denne uge fremlægges resultaterne for andre forskere og eksperter i Bonn på konferencen Living Planet Symposium 2022, som Den Europæiske Rumorganisation, ESA, står bag.
”Formålet med målingerne er især at validere de data, som hentes med klimasatellitter fra ESA og NASA over meget store områder i Arktis,” fortæller seniorrådgiver på DTU Space Sine Munk Hvidegaard, der sammen med seniorforsker Henriette Skourup, har ledet den netop overståede validerings-kampagne.
”I sidste ende handler det her arbejde om at kvalitetssikre de data, der udgør grundlaget for klimarapporterne fra FN’s Klimapanel IPCC, så man er i stand til at handle og imødegå klimaforandringerne ud fra et så præcist grundlag som muligt”.
Der indsamles meget detaljerede data fra mindre områder om isens volumen, altså dens mængde, som så sammenlignes med satellit-målingerne. På den måde sikres det, at de data om indlandsis og havis, der indsamles over store områder med satellitterne, passer med ’virkeligheden på jorden’ og lever op til de krav, der er til nøjagtigheden
Internationalt samarbejde anført af DTU
Måle-kampagnen kaldes CryoVEx 2022 og ledes af DTU Space, som gennem 30 år har udviklet ekspertise inden for området, hvad angår teknologi og videnskab samt håndtering af de logistiske udfordringer i Arktis’ og Antarktis' barske miljø.
Kampagnen er udført i et internationalt samarbejde med eksperter fra ESA og forskere fra flere europæiske lande.
”Vi måler på havisens tykkelse og gletsjernes højde, både fra selve isens overflade, ved hjælp af droner og fra fly. Det giver store datamængder over relativt små områder, som så bruges til at sammenligne med data fra satellitterne, der dækker meget store områder. På den måde får vi kontrolleret og valideret, at klimadata fra satellitterne er så præcise, som vi regner med,” siger Sine Munk Hvidegaard.
"Vi kan se, at der bliver mindre is år for år. Der er mere åbent vand nu, og nogle af de store gletsjere på land, som tidligere var sammenhængende, er nu gået helt i opløsning"
Sine Munk Hvidegaard, seniorrådgiver på DTU Space
”Satellitterne giver det store overblik over klimaforandringerne. Hvor meget is der smelter i Arktis og hvor hurtigt. Derfor er validering af data vigtigt”.
I år har man testet en ny metode. Man har fået en satellit fra ESA kaldet Cryosat-2 og en satellit fra NASA kaldet Icesat-2 til at flyve koordineret over det samme område i Arktis, mens man samtidig har målt med fly, droner og på isen. Dermed kan man direkte sammenligne de to satellitters præcision med de data, måle-kampagnen henter.
Desuden har man testet et nyt system, der kan gøre fremtidens målinger mere præcise. Ofte ligger der sne oven på isen. Og det kan være svært for satellitternes radar-systemer at fastslå præcist, hvor overgangen er mellem sne og is. Ved at måle overfladen på to frekvenser samtidig, kan man opnå et mere præcist billede af forholdene.
”Vi har i år fløjet med et instrument, der måler på to frekvenser og fået testet et koncept for fremtidige satellit-missioner. Denne metode kan eliminere nogle af de usikkerheder, der er på de her datasæt i dag. På den måde kan vi få vi bedre målinger af de klimaforandringer, vi ser nu og dermed også blive bedre til at forudsige, hvad der sker i fremtiden,” siger Sine Munk Hvidegaard.
Mindre is i Arktis år for år
Arbejdet indebærer, at forskerne flyver lange strækninger, er nede på isflager til havs og kommer langt ind på indlandsisen i Grønland for at kunne få præcise målinger. De mange timer i Arktis giver også forskerne et overblik over klimaforandringerne.
”Vi kan se, at der bliver mindre is år for år. Der er mere åbent vand nu, og nogle af de store gletsjere på land, som tidligere var sammenhængende, er nu gået helt i opløsning. Det gælder eksempelvis Zachariæ-gletsjeren i det nordøstlige Grønland” konstaterer Sine Munk Hvidegaard.
Cirka hvert andet år fortages en af de omfattende validerings-kampagner, som typisk involverer flere små fly, en helikopter og droner samt et hold på cirka 20 danske og internationale eksperter. Det er et kæmpe arbejde at organisere kampagnerne.
"Udover at udstyret selvfølgelig skal fungere, er der en kæmpe logistiopgave i at få planlagt ruterne, så vi kan komme ned på isen, sikre at der er lufthavne i nærheden, og at der kan tages højde for vejret, som hurtigt kan skifte i Arktis,” fortæller DTU-eksperten.
- CryoVEx sker i et internationalt samarbejde. Blandt partnerne er universitetet i Leeds, det britiske Center for Polar Observation and Modeling (CPOM) samt franske Vortex.io og LOcean. Via målinger med fly, droner og på isen i Arktis indsamles data over mindre områder, der bruges til at validere data, der hentes via jordobservations-satellitter over meget store områder i samme region. På den måde sikres, at klimadata fra satellitter om smeltning af havis og indlandsis giver et så præcist billede af de faktiske forhold som muligt. Det er vigtigt, da de data, forskerne bruger i klimamodellerne i dag i høj grad kommer fra ESA’s og NASA’s satellit-overvågningsprogrammer.
I praksis sker det ved at man måler meget præcist i samme bane som satellitterne flyver. Det sker med fly over større områder, med droner i mindre målestok og på selve isen med målinger i små områder.
- DTU Space er førende i Europa inden for satellit-valideringskampagner i det arktiske område omkring Grønland. Kampagner for ESA CryoVEx samt relaterede kampagner for blandt andet EU har givet stor indsigt i isens egenskaber, som er med til at gøre satellit-målingerne og dermed de klimamodeller, der hentes data til, langt mere præcise.
- Målingerne foregår med forskellige frekvenser med Ku- og Ka-bånd-radar-højdemålinger samt laserscanning med NIR laser. Det suppleres med positions- og retningsdata bestemt med GNSS og inerti-navigation, samt visuelle billeder af overfladen. Som noget nyt tester man brugen af Ku og Ka samtidigt, fordi det giver et mere præcist billede af isen. En af udfordringerne med målinger fra satellitter er, at det kan være svært for systemerne, at afgøre præcist, hvor isen begynder, hvis der, som det ofte er tilfældet, ligger sne oven på. Ved at måle på to frekvenser samtidigt kan noget af denne usikkerhed elimineres. Denne metode skal bidrage til at gøre ESA’s fremtidige klima-mission CRISTAL i stand til at levere hidtil uset præcise målinger og dermed forbedre vores viden om klimaet.
Find mere information og data fra tidligere kampagner her på DTU Space projekt-datasiden og her hos ESA