Is-satellittens radar testet i Østersøen

Illustration af, hvordan CryoSats radar vil opmåle havis.
15 september 2005

ESA’s is-satellit CryoSat skal sendes op i starten af oktober, men dens radarsystem var allerede i fuld aktivitet i Den Botniske Bugt i foråret

”En is-forskers paradis”.

Sådan beskriver seniorforsker Jari Haapala fra det finske institut for havundersøgelser (FIMR) situationen, da forskningsskibet Aranda efter tre døgns hårdt arbejde havde brudt sig et langt stykke ind i isen i Den Botniske Bugt. Det var i marts i år. Formålet var at teste den nye radar, som er en væsentlig årsag til, at ESA’s kommende satellit CryoSat ventes at give helt uovertrufne oplysninger om ændringerne i tykkelsen af jordens isdække – og dermed om effekterne af ændringerne i klimaet.

”Til tider var det næsten umuligt at komme frem, men til sidst nåede vi det område, vi havde udset os. Samtidig fik vi koldt, solrigt vejr i de dage, hvor vi skulle udføre målingerne. Det gjorde alting nemmere. Udstyret virkede perfekt – og endda havde vi mulighed for at slappe af i saunaen om aftenen!”, siger Haapala.

CryoSats radar hedder SIRAL. Det står for Synthetic Aperture Interferometric Radar ALtimeter. Den er en ny type radar. Tidligere radarinstrumenter ombord på satellitter har målt isen ved at udsende en kort radarpuls og måle, hvor lang tid, det tager for signalet at rejse fra satellitten til overfladen og tilbage igen. SIRAL udsender pulser i bundter med et kortere interval mellem. Samtidig holder instrumentet styr på det såkaldte Doppler-skifte: signalerne, der kastes bagud i forhold til satellittens egen bevægelsesretning, får længere bølgelængde, mens signalerne, der kastes fremad, får kortere bølgelængde (det er det samme fænomen, som gør, at en ambulance lyder anderledes, efter den har passeret). Når de reflekterede pulser opfanges, kan radaren holde styr på, hvilket bundt, de enkelte ekkoer hører til. En computer regner på hele bundtet under et og omsætter det til et felt på jordoverfladen. Når man lægger felterne i forlængelse af hinanden får man et spor, der dækker overfladen langs hele satellittens bane.

Tyk, tynd, glat, ru

The footprint of the radar beam on the ground
CryoSats radar bruger et nyt princip, hvor bundter af radarsignaler sendes afsted med kort mellemrum.

For at kontrollere, at SIRAL faktisk måler rigtigt, udførte ESA en målekampagne i Den Botniske Bugt i marts i år. Det skete med en tilsvarende radar kaldet ASIRAS - en nøjagtig kopi af SIRAL, blot beregnet til brug i lav højde – som blev installeret på et tysk forskningsfly, Dornier 228. Flyet overfløj et på forhånd fastlagt område i Den Botniske Bugt. I alt blev en strækning på 1600 kilometer opmålt. Isens tykkelse varierede fra kun 19 centimeter op til hele 20 meter. Samtidig var der stor variation med hensyn til overfladens form og ruhed – der var både meget glatte og meget ru overflader undervejs.

Et af de springende punkter var, om sne oven på havisen ville få radaren til at måle forkert. Så længe en isflage kun består af is er der et fast forhold mellem mængden af is over og under vandoverfladen. I denne situation kan man nøjes med at måle, hvor meget isen rager op over havoverfladen og let regne ud, hvor meget is, der så må befinde sig under vandet. Men vægten af sne kan trykke flagen længere ned i vandet. Man kunne frygte, at det ville få radaren til at undervurdere den samlede tykkelse af isflagen.

Opgaven for det finske forskningsskib Aranda var at trænge frem til det samme område, som var opmålt af det tyske fly, og kontrollere med målinger efter traditionelle metoder på stedet, at ASIRAS havde målt rigtigt.

Om aftenen den 9. marts 2005 nåede Aranda frem til målområdet ca. 15 kilometer syd for øen Hailuoto. Ud over de finske værter deltog svenske, tyske og britiske forskerhold.

Frem til den 14. marts udførte forskerholdene en lang række målinger. Ud af de 1600 kilometer dækket af flymålingerne lykkedes det at udføre sammenfaldende målinger på stedet for de 120 kilometer.

”Vi er meget tilfredse med den botniske målekampagne”, siger Malcolm Davidson, ESA, ansvarlig for validering af CryoSat.

”Det er der to grunde til. For det første tillader de indsamlede data, at vi kan få bekræftet, hvor nøjagtige CryoSats målinger af havis er med henblik på at forbedre nøjagtigheden yderligere, og for det andet var kampagnen første gang, ASIRAS blev brugt til flyvninger i lav højde”.

”ASIRAS bliver arbejdshesten i vores arbejde med at validere satellittens data. Den vil blive brugt flittigt i flyvninger ved lav højde i store kampagner i løbet af 2006”.

Ud over kampagnen over Den Botniske Bugt har ESA tidligere gennemført målekampagner over Grønland, hvor forskere fra Danmarks Rumcenter har deltaget. De danske forskere kommer også til at lave opfølgende målekampagner i 2006, når CryoSat begynder at levere data.

Artiklen indgår i en serie på ESA's webportal om nordiske forskeres engagement i is-satellitten CryoSat der er planlagt til opsendelse 8. oktober. Serien markerer, at målinger af is og sne er af særlig nordisk interesse. Der vil være en ny artikel hver tirsdag og torsdag frem til opsendelsen.

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.