حقوق الصورة: ESA
أثبتت وكالة الفضاء الأوروبية قدرة القمر الصناعي لرصد إنفيسات الأرض لتتبع مستويات المياه في البحيرات والأنهار الداخلية ؛ بقع على الأرض كانت غير مرئية سابقًا لقياس الارتفاع الراداري السابق. يرسل رادار مقياس الارتفاع 2 الموجود على متن إنفيسات 1800 رادار نبضات في الثانية من ارتفاع 800 كيلومتر ثم يحسب الوقت الذي تستغرقه للعودة - وهذا يخبر الجهاز بمسافة دقيقة إلى الكوكب. بحث فريق من بيانات إنفيسات الخام واستنبط طريقة لاستخراج مستويات مياه النهر من خلال اكتشاف أنواع معينة من صدى الرادار. ستطلق وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) 12 عامًا من مستويات الأنهار لكي يدرسها العلماء.
لأكثر من عقد من الزمن ، استخدمت وكالة الفضاء الأوروبية الأقمار الصناعية لترتد نبضات الرادار عن الأرض وقياس ارتفاع سطح المحيطات والأرض بدقة. ولكن هل كانت البحيرات والأنهار الداخلية نقاط عمياء فعالة لقياس الارتفاع بالرادار؟ على الأقل حتى الآن.
يقوم الإيسا الأسبوع المقبل بمعاينة مجموعة منتجات جديدة تسمى River and Lake Level من Altimetry والتي توفر معلومات لم يكن من الممكن الوصول إليها سابقًا حول مستويات المياه في البحيرات والأنهار الرئيسية عبر سطح الأرض ، المستمدة من قياسات مقياس الارتفاع بالرادار Envisat و ERS.
يمكن لعلماء الهيدرولوجيا استخدام هذه البيانات الجديدة لرصد ارتفاعات الأنهار في جميع أنحاء الكوكب ، وتقييم أثر الاحترار العالمي والمساعدة في إدارة موارد المياه. تعتبر المسطحات المائية الداخلية مهمة كمصادر رئيسية لكل من الماء والغذاء للأشخاص الذين يعيشون حولها. كما أنها في كثير من الأحيان مناطق ذات أقصى قدر من التنوع البيولوجي وتمثل مؤشرات مبكرة لتغير المناخ الإقليمي.
تم تطوير خوارزمية معالجة جديدة لاستخراج النتائج على مستوى الأنهار والبحيرات من بيانات مقياس الارتفاع الرادارية الأولية. وترأس جهود التطوير الأستاذة فيليبا بيري من جامعة دي مونتفورت بالمملكة المتحدة: "إن منتج مقياس الارتفاع الراداري الجديد يمثل قفزة كبيرة للأخصائيين الهيدرولوجيين. فهو يمنحهم أداة جديدة لدراسة التغيرات التاريخية في مستويات منسوب المياه والبيانات الهامة للغاية لاستخدامها في التنبؤ بنماذج توافر المياه وإنتاج الطاقة الكهرومائية وأحداث الفيضانات والجفاف والتغيرات المناخية الشاملة. "
يعد رادار مقياس الارتفاع 2 (RA-2) الذي يتم نقله على متن القمر الصناعي البيئي Envisat التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) هو المتابعة المحسنة لأجهزة تحديد الارتفاع الرادارية السابقة على متن المركبة الفضائية ERS-1 و ERS-2. من مداره القطبي الذي يبلغ ارتفاعه 800 كيلومتر ، يرسل 1800 نبضة رادارية منفصلة إلى الأرض في الثانية ثم يسجل كم من الوقت تستغرق أصداءهم للعودة؟ توقيت رحلتهم إلى أقل من نانوثانية لحساب المسافة الدقيقة إلى الكوكب أدناه.
تم رفع أجهزة تحديد الارتفاع الرادارية لأول مرة في الفضاء في السبعينيات على متن سكايلاب وسيسات التابع لناسا. بقيت هذه الجهود المبكرة مركزة بشدة على المحيطات ، حيث أعادت السطوح الأرضية الأقل سلاسة إشارات لا يمكن فك شفرتها. ولكن مع تحسن التكنولوجيا ، أصبحت البيانات الموثوقة حول ارتفاع الأرض متاحة. لدى إنفيسات RA-2 نظام تتبع مبتكر "للدفع الرباعي" يسمح لها بالحفاظ على عقد الرادار حتى مع تحول التضاريس أدناه من المحيط إلى الجليد أو اليابسة.
لكن الأنهار والبحيرات أثبتت أهدافًا أكثر صعوبة. غالبًا ما عادت البحيرات الكبيرة والأنهار العريضة مثل الأمازون بإشارات الرادار "الرطبة" المحيرة ، ولكن أصداء من الأراضي الجافة القريبة شوهت معظم هذه الإشارات.
مع الاعتقاد بأن مراقبة مستوى النهر والبحيرة الكاملة كانت ممكنة ، فقد منحت وكالة الفضاء الأوروبية عقدًا إلى جامعة دي مونتفورت لتطوير منتج برمجي مناسب ، مع تقديم المشورة من جامعة لانكستر بشأن الهيدرولوجيا الميدانية.
تابع فريق جامعة دي مونتفورت عملية تمشيط مضنية من خلال العديد من الجيجابايت من البيانات الخام المكتسبة عبر الأنهار والبحيرات ، مع ملاحظة نوع أشكال الصدى التي حدثت. قاموا بفرز أشكال صدى مختلفة إلى فئات مميزة ، ثم قاموا بإنشاء عملية آلية للتعرف على هذه الأشكال ضمن الإشارات "الرطبة" واستخراج البيانات القابلة للاستخدام منها في النهاية.
وأوضح البروفيسور بيري: "للقيام بذلك ، يجب تحليل شكل كل صدى فردي ، ويجب حساب الوقت المحدد المقابل لمكوِّن الصدى من البحيرة أو النهر". "بالإضافة إلى تحديد وإزالة الصدى من الأرض المحيطة ، فإن هذه العملية معقدة بسبب التكرار المتكرر للجزر والشرائط الرملية ، خاصة في أنظمة الأنهار. ولكن في النهاية ، ثبت أن هذا النهج فعال للغاية حقًا ، مع الاسترداد الناجح للمرتفعات من غالبية أنظمة الأنهار والبحيرات الرئيسية على الأرض ".
سيشهد الأسبوع المقبل إطلاق أول منتجات العرض التوضيحي باستخدام هذه الخوارزمية الجديدة ، التي تحتوي على بيانات تمثيلية من السنوات السبع الماضية للأنهار والبحيرات عبر إفريقيا وأمريكا الجنوبية. وتتمثل الخطة في أنه سيتم بعد ذلك إعادة معالجة بيانات مقياس الارتفاع العالمي على مدى السنوات الـ 12 الماضية لتزويد علماء الهيدرولوجيا بالمعلومات التاريخية ، التي لا تقدر بثمن لتقييم الاتجاهات طويلة المدى.
تعتزم وكالة الفضاء الأوروبية أيضًا تثبيت برنامج تشغيلي في قطاعها الأرضي بحيث يمكن تسليم المنتج في نهاية المطاف إلى المستخدمين في الوقت شبه الحقيقي ، في غضون ثلاث ساعات أو أقل من اقتنائه من الفضاء.
لا يحتاج علماء الهيدرولوجيا إلى معرفة مسبقة بمقياس الارتفاع الراداري للاستفادة من البيانات الجديدة ، حيث يوفر أحد المنتجات المعروف باسم River Lake Hydrology بيانات مقابلة لنقاط عبور النهر ، تمامًا كما لو كانت هناك مقاييس نهارية فعلية.
هذه المقاييس هي الطريقة التقليدية التي يتم بها الحصول على قياسات مستوى النهر والبحيرة ، لكن عددها في الموقع انخفض بشكل حاد في العقدين الماضيين. سيعوض المنتج الجديد هذا النقص المتزايد في البيانات الأرضية.
المنتج الآخر يسمى River Lake Altimetry ، مخصص لمتخصصي قياس الارتفاع ، ويوفر جميع نقاط العبور لجسم مائي ، إلى جانب معلومات مفصلة عن جميع التصحيحات الآلية والجيوفيزيائية.
يمكن الوصول إلى معاينات كلا المنتجين عبر موقع ويب مخصص (انظر الشريط الأيمن) أو على قرص مضغوط مجاني؟ البريد الإلكتروني [البريد الإلكتروني المحمي] لطلب نسخة. يتم الإعلان عن كلا المنتجين رسميًا في مؤتمر الهيدرولوجيا من الفضاء ، الذي يبدأ يوم الاثنين 29 سبتمبر في تولوز.
المصدر الأصلي: بيان صحفي لوكالة الفضاء الأوروبية
