NASA unglaubliche Expedition der arktischen Eismassen zu erkunden

Jedes Jahr im Frühling, die Wissenschaftler und Flugbesatzung Betrieb Eisbrücke fliegen tief über der Arktis, das grönländische Eisschild zu studieren und in der Nähe von Meereis mit hochauflösenden Digital- und Wärmebild-Kameras, eine anspruchsvolle Radar-Suite, ein Laser-Höhenmesser und andere Instrumente.

Das Team gerade von seiner siebten Arctic Mission: 10 Wochen in Grönland und insgesamt 33 acht Stunden Flug über das Eis in eine modifizierte c-130-Transportflugzeug. Das Meereis rund um den Nordpol ist entscheidend für die Regulierung der globalen Temperatur, Meeresströmungen und atmosphärische Zirkulation, und es schmilzt schneller jedes Jahr. Das ist weil arktische Meereis auch empfindlicher auf steigende Temperaturen als jeder andere Teil des Planeten, so ist es kein Wunder, dass die NASA eine luftgestützte Wissenschaftsmission zur Überwachung der Lage geschickt.

Zurück im Jahr 2003 startete die NASA seine Eis, Cloud und Land Elevation Sat, treffend benannt ICESat, die ein Auge auf dem Eis, zusammen mit anderen Umweltbelangen von in der Nähe von polaren Umlaufbahn bis ihre Instrumente aufgehört zu arbeiten Ende 2009 gehalten. Sein Nachfolger, der geschickt benannte ICESat-2, wird nicht bis zum Jahr 2017 starten. Um diese Lücke zu füllen, erstellt NASA Betrieb Eisbrücke.

Willkommen bei den Polen

Bild-Gutschrift: NASA

Als das National Snow and Ice Data Center – das beherbergt der öffentlich verfügbaren Daten aus Betrieb Eisbrücke — es ausdrückt: "Die Antarktis ist ein Kontinent, von Wasser umgeben, während die Arktis ein Ozean umgeben von Land ist," und sie reagieren unterschiedlich auf den Klimawandel. Antarktis tatsächlich Meer Eis, gewinnt während Meereis in der Arktis von rasch verschwinden ist.

Meer Eis bildet in den Ozean, im Gegensatz zu Gletscher und Eis Regale, die auf dem Land zu bilden und können am Ende auf den Ozeanen treiben. Obwohl arktische Land Eis, wie der grönländische Eisschild zu verdünnen, Meereis in der Arktis ist sehr viel schneller verschwinden und kann einen größeren Einfluss auf das globale Klima haben.

Weil es so hell ist, Eis reflektiert etwa 80 % des Sonnenlichts, das trifft es zurück in den Weltraum, damit seine hohe Albedo oder Reflektivität, tatsächlich, die Eis abkühlen hilft. Offenen Ozean, ist auf der anderen Seite dunkel genug, um etwa 90 % des Sonnenlichts absorbieren, die erreicht, so dass es viel leichter wärmt. Wärmeren Meerwasser schmilzt Meereis von unten. Ein warmer Ozean wärmt auch die Luft darüber, die was auch beschleunigt das Abschmelzen des Eises. Schmelzendes Eis bedeutet mehr offenes Wasser zu absorbieren Wärme von der Sonne nennen Wissenschaftler eine positiven Feedback-Schleife zu schaffen.

Wenn die Pole zu warm werden, ändert es globale Muster der Ozean und Atmosphäre Zirkulation, erstellen eine größere positive Feedback-Schleife, die den gesamten Prozess der globalen Erwärmung beschleunigt.

Schwindende Meereis

Bild-Gutschrift: NASA

Natürlich gibt es immer einige Saisonschwankung im Eis; jedes Jahr im Sommer schmilzt das Eis, bis es erreicht, was Wissenschaftler nennen das "Meereis minimale" am Ende der Saison. Wintereinbruch, wächst das Eis wieder bis es erreicht das "Meer Eis Maximum." Das Problem ist, dass in den letzten Jahrzehnten die Sommer Saison schmelzen hat länger gedauert, und das Eis weniger während des Winters erholt hat.

Auch in der Mitte die polaren Sommer gibt es immer einige Meereis links. Einiges davon, bekannt als mehrjähriges Eis, bleibt für die Saison für Saison. Aber das kann nicht immer wahr, es sei denn, die globale Erwärmung dramatisch verlangsamt – die sucht nicht allzu wahrscheinlich im Moment. "Vieles hängt davon ab, was wir, als Gesellschaft, in der Zukunft tun, aber alle Modelle wirklich zeigen, was einen eisfreien Sommer in Bezug auf das Meer Eis Verlust genannt hat", sagte Betrieb Eisbrücke Hauptwissenschaftler, Nathan Kurtz. Klimamodelle variieren, aber die meisten Stimmen, die innerhalb des nächsten Jahrhunderts die arktische Meereisbedeckung wird weitgehend vollständig verschwunden sein im Sommer. Die durchschnittliche Vorhersage Kurtz gesagt, beträgt etwa 30 Jahre.

Das sind schlechte Nachrichten für die polaren Tierwelt. In der Nähe von Alaska wo es schon viel weniger Meereis um im Sommer als es verwendete zu sein, die Eisbären, die Leben und jagen auf dem mehrjährigen Meereis mussten schwimmen länger Strecken, um das Eis zu erreichen. Dichtungen können auch in den Jahren leiden, zu kommen; Kurtz erklärt, "Weil das Eis rund um das ganze Jahr nicht, sie sammeln nicht so viel Schnee wie früher, und Dichtungen, insbesondere ein gewisses Maß der Schneedecke, brauchen weil sie den Schnee verwenden, um ihre Höhlen bauen."

Also wie schnell ist das arktische Meereis dünner? Das Eis rund um Grönland tendenziell die dicksten in der Region, und es ist von etwa sieben Meter, zwischen drei und vier Metern seit der ersten u-Boot-Messungen in den 1950er Jahren ausgedünnt.

Ein ganzes Arsenal an Instrumenten

Bild-Gutschrift: NASA

Aber es ist kein Prozess, der von einem Jahr zum nächsten mit dem bloßen Auge sichtbar ist. "Wenn man eigentlich die Daten, wie beispielsweise gibt es Orte in Grönland, die Meter pro Jahr dünner sind. Dies ist ein großer Signal, wenn Sie die tatsächlichen Daten selbst betrachten, aber vielleicht nicht unbedingt etwas Sie mit Ihren Augen sehen können,"sagte Kurtz.

Betrieb Eisbrücke stützt sich auf eine Reihe von Instrumenten zu sehen, wie das Eis von Jahr zu Jahr ändert. Ein Laser-Höhenmesser ist das wichtigste Instrument in der Eisbrücke Arsenal. Das Team feuert einen Laserpuls am Boden und Maßnahmen wie lange es dauert, den Puls zu reflektieren die Oberfläche ab und zurück zum Flugzeug. Mit eine sehr genaue Kenntnis der Position und Höhe des Flugzeugs Wissenschaftler können die Laser messen wie hoch das Eis über dem mittleren Meeresspiegel ist und daher wie Dick es ist.

Ein flache Radar zeigt, wie tief der Schnee auf dem Meer ist. Eine neue Schicht Schnee sammelt sich jedes Jahr, und Wissenschaftler können die flachere Radar verwenden, um jene Schichten zu sehen und zu verstehen, wie viel Schnee auf der Eisdecke jährlich angesammelt. Es ist ein bisschen wie die Ringe auf einen Baum zu lesen.

Mit einer anderen Art von Radar blickt Ice Brücke Wissenschaftler viel tiefer, bis das Fundament unter dem Eisschild Grönlands. Verstehen, wie dick das Eis über das Fundament ist, und wie das Fundament selbst strukturiert ist, ist wichtig beim Aufbau der Modelle, die Vorhersagen, wie das Eis in der Zukunft ändern könnte.

Und am letzten Missionen Eisbrücke ein Instrument namens ein Gravimeter, welche das Schwerefeld in einem Gebiet Maßnahmen durchgeführt hat. "Dies ist wichtig für im Wesentlichen bestimmen, wann Sie fliegen über schwimmendes Eis," sagte Kurtz. "Die Gravimeter diese Schwerkraft Messungen ermöglicht es uns, im Wesentlichen bestimmen, wie tief das Meer unter diesen Eismassen ist die hilft zu bestimmen, wie der Ozean im Umlauf, wie viel Wärme in das Eis, und Dinge wie die gestellt wird."

Bridging the Gap

Bodenpersonal ein Umfrage-Feld auf einer Eisscholle für Eisbrücke eingerichtet. Bild-Gutschrift: norwegischen Polarinstitut / Gunnar Spreen

In gewisser Weise überbrückt Eisbrücke auch die Lücke zwischen großen Satellitendaten und lokalen Boden Beobachtungen. Die Europäische Weltraumorganisation hat einen eigenen Satelliten CryoSat, im erdnahen Orbit, wo studiert es Änderungen in der Eisdicke an den Polen mit einem Radar-Höhenmesser genannt. Unterdessen trotzen am Boden und auf dem Meer Forscher aus mehreren Ländern der Arktis kalten und rauen Terrain, um Änderungen im Eis zu befragen. Und 1500 Fuß über das Eis, die zerstreute Wissenschaftler der Eisbrücke sind mitten drin, dazu um eine größer, vielschichtiges Bild des Geschehens auf dem Eis zusammen zu bringen.

"Wir unterfliegt ein ESA-Satelliten, überflog ein Norwegisch Schiff überflogen mehrere Boden Experimente und hat sogar einige Dinge im Bereich wie andere Wissenschaftler, die Auswahl der Ziele zu unterstützen. Wir hatten ihre Ziele überflogen und gab ihnen Daten, so dass sie dann besser für ihre eigene Messkampagnen prep könnte", sagte Kurtz.

Bodenmessungen sind wesentlich detaillierter aber deutlich geringer als eine Befliegung wie Eisbrücke, so Kombination Ice Brücke Antenne Daten mit "Ground Truth" von wenigen Standorten auch es möglich macht, diese Details, was in anderen Bereichen geschieht zu extrapolieren. Natürlich können Satelliten wie die ICESats und CryoSat viel mehr Gebiet als Luftaufnahmen abdecken. Auf der anderen Seite können Luftaufnahmen noch decken ein weites Feld – oder Eis – und sie können mehr Details als Satellitenansichten des gleichen Gebiets erfassen.

Aerial Missionen wie Eisbrücke in der Regel auch eine größere Vielfalt an Instrumenten als Satelliten tragen können. Sie laden eine Menge Ausrüstung auf eine c-130 (sie nennen es Herkules aus einem bestimmten Grund) oder auf die p-3 Orion und DC-8, die die Eisbrücke Mission in den vergangenen Saisons geflogen sind. Wenn es darum geht, tragen viele Instrumente und Ausrüstung, Satelliten sind begrenzt, weil es in der Regel teurer für den Start eine Rakete Kraftstoff – über $10.000 pro Pfund um etwas in den Orbit, es sei denn, die Kosten mit anderen Nutzlasten aufgeteilt werden kann – als es ist, eine Flugzeug für eine Saison im Wert von Flüge Kraftstoff. "Aber auf Eisbrücke, können wir wirklich maßgeschneiderte Instrumente, die wir wollen diesen umfassenden Blick auf das Eis, die wir nicht, unbedingt, von einem Satelliten bekommen können," sagte Kurtz.

Eisbrücke war ursprünglich eine sechs-Jahres-Mission sein, aber es ist derzeit finanziert bis 2019, zwei Jahre nach ICESat-2 starten soll. In diesen beiden Jahren hilft Eisbrücke Messungen vom neuen Satelliten zu bestätigen.

Herausforderndes Arbeitsumfeld

Betrieb Eisbrücke geändert c-130. Bild-Gutschrift: NASA

Die Arktis geben nicht leicht seine Geheimnisse; Wissenschaftler haben noch mit dem gewaltigen polar Wetter zu kämpfen. Während jedes Jahr Kampagne Betrieb Eisbrücke fliegt aus einer Basis in Kangerlussuaq, Grönland, wo es manchmal nicht sogar ein beheizten Hangar für das Flugzeug. Flugzeugbesatzungen haben zum Aufwärmen der Motoren vor jedem Flug. "Es ist definitiv eine Herausforderung", sagte Kurtz.

Thule Air Force Base in Nordgrönland, wo die Eisbrücke Team den Rest der einzelnen Kampagnen verbringt, es gibt mindestens beheizte Hallen, das Flugzeug über Nacht zu parken, aber arktische Wetter kann immer noch rau sein. "Manchmal gibt es diese großen Wind-Ereignisse, die in Thule passieren, und sie treten nur einiges an wehenden Schnee", sagte Kurtz. "Je nach Sturm Prognose könnten wir nicht auch ausziehen können. Wenn die Sturmbedingungen schlimm genug sind, sind wir eigentlich nicht einmal erlaubt, unsere Wohnräume zu verlassen. Dies geschah bei mehreren Gelegenheiten, wo wir in unseren Wohnräumen stecken, während der Sturm zum Schlag hat vorbei."

Auch an Tagen ohne Stürme müssen Flüge geplant werden, um die Wolkendecke zu vermeiden, die die Instrumente im Flugzeug nicht durchdringen können. "Wir müssen wissen, wohin wir fliegen können, basierend auf gibt es Wolken werden unsere Instrumente hindurchsehen und ist es gefährlich, hier fliegen" erklärte Kurtz, "aber sobald wir das Wetter betrachten, wir entscheiden, wo es ist, dass wir wollen fliegen, basierend auf Wissenschaft Prioritäten, die im Vorfeld identifiziert wurden."

Die Wissenschaftler beginnen, Daten zu sammeln, sobald das Flugzeug in der Luft ist und die meisten sind mit ihren Instrumenten beschäftigt. Aber als die Projektwissenschaftler Kurtz gesagt, er ist verantwortlich, für ein Auge auf Faktoren, die die Mission und die Datenerhebung auswirken könnten – eine Rolle, die ihm, viel Zeit erlaubt, um aus dem Fenster schauen und die karge Schönheit des Eises.

"Es gibt einige sehr, sehr schöne Landschaft, wenn wir über der Arktis fliegen. Es ist nur eine sehr karge Ort, aber es ist nicht nur eine typische Szene, die ich jemals wirklich sehen würde – ich lebe in Maryland, so gibt es nichts Vergleichbares, das ich je gesehen habe, "sagte Kurtz. "Wenn wir über Grönland fliegen, nur Berge, Schnee und Eis mit Ozean gemischt. Manchmal fliegen wir über sehr chaotische Bereiche, wo das Eis bewegt sich schnell und es wird sehr spaltenreichen und nur sehr beschädigt, und Dinge wie das, und wir überfliegen in sehr geringer Höhe, weniger als 1500 Fuß, so wir einen sehr genauen Blick auf die Oberfläche bekommen. Es ist irgendwie diese Mischung zwischen einen genauen Blick auf die Oberfläche, aber wir sind hoch genug, dass wir sehen können, dass dieses Zeug nur so weit reicht."

Kostenlose Umweltdaten

"Dies ist alles öffentlich zugänglich, also wenn die Leute der Wissenschaft interessiert sind oder wenn sie es, alles in Frage zu stellen die Wissenschaftler arbeiten wollen mit – und eine Menge von sehr großen Ergebnissen gekommen sind aus der Eisbrücke Projekt, Sie wissen – wer blickt auf diese Daten, woher diese Ergebnisse kamen," sagte Kurtz.

Das erste, was zu jeder Jahreszeit veröffentlichenden heißt passenderweise Quick Look-Daten. Kurtz verarbeitet die Quick Look Daten selbst, sobald er aus Grönland, zurück, während die meisten der Instrument-Teams noch auf dem Feld sind. "Dies geschieht um saisonale Vorhersagen zu helfen", sagte er. "Das ist sozusagen die unmittelbaren Ergebnisse und sofortige Nutzung der Daten."

Und später, sobald das Projekt Wissenschaftler Zeit zum Verarbeiten der Daten hatte, eine detailliertere Daten Produkt ist auch der Öffentlichkeit auf der National Snow and Ice Data Center-Website zur Verfügung.

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