Новая лазерная технология NASA показывает, как измерять лед

Новые результаты кампании MABEL (Multiple Altimeter Beam Experimental Lidar) NASA продемонстрировали, что фотонный метод позволит ученым отслеживать таяние или рост замерзших регионов Земли. В апреле 2012 года высоколетящий самолет провел первые полярные испытания этой лазерной технологии для измерения высоты поверхности над ледяным Северным Ледовитым океаном и снежным покровом Гренландии.

На борту находился инструмент MABEL — летающая испытательная платформа для миссии спутника ICESat-2, запуск которой запланирован на 2017 год. Как MABEL, так и инструмент ATLAS на ICESat-2 являются фотонными счетчиками: они посылают импульсы зеленого лазерного света и замеряют время, за которое отдельные фотоны отражаются от поверхности Земли и возвращаются. Это время, вместе с точным положением ATLAS от бортового GPS, позволит вычислить высоту поверхности с точностью до толщины карандаша. Такая технология подсчета фотонов нова для спутников.

Основная задача ICESat-2 — измерение высоты по всей поверхности Земли, с особым вниманием к изменениям в криосфере, где ученые наблюдают драматические последствия изменения климата. MABEL был разработан для наблюдения за различными ледяными формами, чтобы научные группы могли разработать алгоритмы обработки данных. Например, полеты над океаном у Гренландии позволили измерить разницу высот между открытой водой и морским льдом, что является ключом к определению толщины льда.

В статье, опубликованной в Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, ученые показали, как рассчитывать высоту по данным MABEL над разными типами льда. Точность измерений на ровных участках достигает сантиметрового уровня. Кроме того, плотность обнаруженных фотонов может указывать на тип льда под инструментом.

ICESat-2 решает проблему измерения изменений на ледниковых щитах, используя шесть лучей, сгруппированных в три пары. Это позволяет определять общий уклон местности, сравнивая высоты соседних участков. Используя данные MABEL, ученые смогли обнаружить уклоны всего в 4%, что подтверждает возможности будущей миссии. Команда MABEL планирует летнюю кампанию 2014 года для измерения ледников и ледяных щитов в теплую погоду и изучения эффектов таяния.