Ураганы приносят проливные дожди и сильные ветры прибрежным населенным пунктам - мощная комбинация, которая может привести к разрушительным разрушениям. В 2016 году НАСА запустило группу из восьми спутников под названием Cyclone Global Navigation Satellite System, или CYGNSS, миссию по сбору дополнительных данных о ветрах в этих тропических циклонах в рамках усилий по расширению охвата данными об ураганах и помощи в прогнозах. Когда данные за первый год оцениваются, появилась новая и неожиданная возможность: способность видеть сквозь облака и дождь затопленные ландшафты.
Карты наводнений возможны благодаря одному из нововведений созвездия CYGNSS. Микроволновый сигнал, который спутники CYGNSS используют для определения скорости ветра на основе изменчивости океана, на самом деле вообще не генерируется спутниками. Вместо этого спутники используют постоянные и вездесущие сигналы системы спутников глобального позиционирования (GPS), которая также реагирует на отражения от стоячей воды и количество влаги в почве.
«Примерно до 2015 года у людей были подозрения, что можно использовать данные GPS об отражении над сушей, чтобы смотреть на различные вещи, но было не так много наблюдений, подтверждающих это», - сказала Клара Чу, исследователь из Университета. Корпорация атмосферных исследований в Боулдере, штат Колорадо. «С запуском CYGNSS мы, наконец, смогли действительно доказать, что да, эти сигналы очень чувствительны к количеству воды в почве или на поверхности».
Чью разработал карты затопления береговой линии Техаса после урагана Харви и Кубы после урагана Ирма, а также карты наводнений реки Амазонки в Бразилии, которая сезонно выходит из берегов.
Когда мы сделали нашу первую полную карту Амазонки, все были просто шокированы, потому что по всему бассейну можно увидеть множество самых крошечных рек, и никто не знал, что мы увидим реки на сто метров или около того в данных», - сказал Чу, отметив, что исходное разрешение данных над океаном варьируется от 10 до 15 км и в среднем составляет 25 км..
«Когда я увидел первые наземные изображения внутренних водоемов, я был поражен их качеством», - сказал Крис Руф, главный исследователь CYGNSS в Мичиганском университете в Анн-Арборе. «Мы заранее знали, что возможны некоторые случаи когерентного рассеяния. Это явление создает изображения с таким высоким разрешением. Это редко происходит над океаном, и мы не думали, как часто это может происходить над сушей. что это случается довольно часто и почти всегда при наблюдении за небольшими внутренними водоемами. Это обещает открыть совершенно новые области научных исследований».
Преимущество CYGNSS перед другими космическими датчиками для обнаружения наводнений заключается в его способности видеть сквозь облака, дождь и растительность, которые в противном случае могли бы скрыть паводковые воды. В настоящее время обнаружение наводнений обычно осуществляется оптическими датчиками на спутниках Геологической службы США и NASA Landsat, которые не могут видеть сквозь облака, и микроволновыми датчиками на спутниках Sentinel 1 и 2 Европейского космического агентства, которые не могут видеть сквозь растительность. Захват данных с восьми спутников вместо одного является еще одним преимуществом, поскольку сокращает время между наблюдениями за местоположениями, что означает больший и более быстрый охват наводнений в тропиках. Вместе это означает, что CYGNSS может заполнить пробелы в текущем покрытии.
Однако этот тип обнаружения все еще находится на ранней стадии развития, и Чу и другие изучают, как сделать вывод о количестве присутствующей воды и других параметрах, чтобы дополнить данные о влажности почвы и наводнениях с других спутников. Кроме того, в настоящее время данные CYGNSS переходят от наблюдения к пользователям данных за два дня.
«Очень уместно, что одна из новых вещей, которую CYGNSS неожиданно хорошо определяет, масштаб наводнения, очень часто является прямым следствием того, для измерения которого он был разработан, а именно ураганов», - сказал Руф.. «Теперь мы сможем не только наблюдать за ураганами над океаном, но и наносить на карту большую часть ущерба, который они наносят наводнениями после выхода на сушу».