Спутники Radar предоставляют данные, используемые для картирования уровня моря и океанских течений. Однако до сих пор «глаза» радаров были слепы там, где океаны покрыты льдом. Исследователи из Мюнхенского технического университета (TUM) разработали новый метод анализа для решения этой проблемы.
Таяние полярной ледяной шапки будет иметь катастрофические последствия: уровень моря поднимется на несколько метров по всему миру, что затронет сотни миллионов людей, живущих вблизи побережья. «Это означает, что один из самых важных вопросов нашего времени заключается в том, как изменение климата влияет на полярные регионы», - объясняет доктор. Марчелло Пассаро из Немецкого института геодезических исследований TUM.
Слепая зона радиолокационного «глаза»
Но изменения уровня моря и океанских течений в покрытых льдом районах Арктики и Антарктики особенно трудно обнаружить. Причина: сигналы радаров спутников-высотомеров, которые более двух десятков лет ведут наблюдения за поверхностью земли и океанов, отражаются льдами на полюсах. Это делает воду подо льдом невидимой.
Но океанская вода также проходит через трещины и просветы в вечном льду, достигая поверхности. «Однако эти участки воды очень малы, а сигналы сильно искажены окружающим льдом. Здесь стандартные методы оценки, подобные тем, которые используются для измерений, проводимых в открытом море, не могут дать надежных результатов», - отмечает Пассаро. Вместе с международной командой он разработал метод анализа данных, который увеличивает резкость глаз радара.
Алгоритм на все случаи жизни
Ядром этой виртуальной «контактной линзы» является адаптивный алгоритм ALES+ (Adaptive Leading Edge Subwaveform). ALES+ автоматически определяет часть радиолокационного сигнала, которая отражается от воды, и выводит значения уровня моря, используя только эту информацию.
Это позволяет точно измерять высоту океанской воды, достигающей поверхности через ледяные трещины и полыньи. Сравнивая измерения за несколько лет, исследователи климата и океанографы теперь могут делать выводы об изменениях уровня моря и океанских течений.
«Особенностью нашего метода является то, что он адаптивен», - отмечает Пассаро. «Мы можем использовать один и тот же алгоритм для измерения уровня моря как в открытых, так и в покрытых льдом районах океана. ALES+ также можно использовать для прибрежных вод, озер и рек. Здесь сигналы очень разнообразны, но всегда обладают определенными характерными свойствами, которые затем система учится.«Ученым удалось использовать тестовый сценарий в Гренландском море, чтобы продемонстрировать, что ALES+ возвращает уровни воды для покрытых льдом и открытых океанских районов, которые являются значительно более точными, чем результаты предыдущих методов оценки..