Formålet er klart

Formålet med denne nye ESA-satellitten er helt klart: Den skal finne ut om Jordens ismasser tynnes eller ikke som følge av klimaendring. Det ser ikke ut til å være noen tvil om at Jordens atmosfære blir varmere, men det er samtidig meget vanskelig å forutsi hvilken effekt dette vil ha på det polare isdekket. Og siden is spiller en viktig rolle for klimaendringen og havnivåets høyde, er det viktig å bestemme enhver forandring i tykkelsen på havisen og isen over land.

Ved å måle istykkelsen meget nøyaktig over tre år, tar CryoSat sikte på å skaffe avgjørende bevis for en tendens til avtagende isdekke ved polene og derved øke vår forståelse av forholdet mellom is og globalt klima.

CryoSat skal studere to typer is, havis og isdekke/breer over land.

Havis dekker vanligvis opptil 15 millioner kvadratkilometer av arktiske havområder og opptil 19 millioner kvadratkilometer av havene som omgir Antarktis i de respektive vintersesongene. Isens årstidsvariasjoner er en av de mest dynamiske komponentene i Jordens klimasystem.

I motsetning til isfjell, biter av is brukket løs fra kanten av isplatåer eller breer der de når sjøen, er havis frosset havvann. Den inneholder lite salt, fordi mesteparten utskilles når isen dannes. Havis dekker arktiske havområder mer eller mindre permanent over 75 grader nord. Denne issonen består av pakkis som holdes i kontinuerlig bevegelse av vind, tidevann og havstrømmer.

Det er i løpet av de siste tiårene utviklet vellykkede havismodeller. På grunn av havisens innflytelse på klimaet er det imidlertid viktig å skaffe mer fullstendige data om isens tykkelse for å forbedre havismodellene som brukes i generelle klimastudier.

For å øke vår forståelse ytteligere av virkningen havisen har på klimaet, og for å fastslå om vi er inne i en tendens til redusert isdekke, vil CryoSat skaffe nye og pålitelige data om variasjoner i den arktiske og antarktiske havisen.

Havflatenivået steg 18 cm i det forrige århundret alene, og det er bekymring for hva et varmere klima kan gi av økning i dette hundreåret.

En åpenbar kilde for det ekstra vannet er smeltingen av isdekke og breer over land. Isdekket i Antaktis og Grønland kan bli omkring 4 km tykt, og det er smeltingen av disse enorme ismassene som har mulighet for å gi et betydelig økende globalt havflatenivå.

På den annen side indikerer observasjoner fra ERS-satellittene at de sentrale isplatåene i Antarktis og Grønland er forholdsvis stabile. Likevel er det tegn som tyder på at endringer skjer ved kanten av isplatåene, og det er dette fenomenet man trenger å kvantifisere. Dessuten finnes det rundt på kloden, for eksempel i Norge, mindre isbreer som spiller en betydelig rolle i den lokale hydrologien, havnivå-økningen og regionalt klima. Og indikasjoner fra forskjellige kilder antyder at de fleste av verdens isbreer trekker seg tilbake.

Utfordringen som møter CryoSat kan deles i to grupper – den første som gjelder nøyaktige målinger av havisens tykkelse slik at årstidsvariasjoner blir synliggjort, nummer to å overvåke isdekke-overflaten godt nok til å oppdage små endringer.

Utfordringen krever at CryoSat medfører en nøyaktig radar-høydemåler, SIRAL (SAR Interferometric Radar Altimeter). Flere radar-høydemålere har vært brukt i rommet tidligere. De virker ved at korte radarpulser sendes ut og tiden måles til returen eller ekkoet fra bakken er tilbake. SIRAL er et avansert radarinstrument med forbedret oppløsning og observasjonspotensiale: Vanlige radar-høydemålere sender pulser med store mellomrom, mens CryoSat-høydemåleren sender en skur av pulser med mindre mellomrom, og ekkoene blir korrelert.

Det å oppnå en målepresisjon på centimeter-nivå krever at satellittens posisjon er kjent med stor nøyaktighet, og for dette formålet er CryoSat utstyrt med to hjelpemidler. Det ane er DORIS (Doppler Orbit and Radio Positioning Integration by Satellite) for å måle Doppler-skiftet i signaler sendt fra et nettverk av radiofyr spredd rundt kloden. Den andre er en liten laser-reflektor festet til satellittens underside for å gi et sett av uavhengige referansemålinger av posisjonen.