Tín dụng hình ảnh: ESA
Cơ quan Vũ trụ Châu Âu đã chứng minh khả năng của vệ tinh giám sát Trái đất Envisat của mình để theo dõi mực nước của các hồ và sông nội địa; các điểm trên Trái đất mà trước đây không nhìn thấy được đối với độ cao radar. Radar Altimet 2 trên tàu Envisat gửi 1800 xung radar một giây từ độ cao 800 km và sau đó tính toán thời gian chúng quay trở lại - điều này cho thiết bị biết khoảng cách chính xác của nó đến hành tinh. Một nhóm nghiên cứu thông qua dữ liệu Envisat thô và tìm ra cách trích xuất mực nước sông bằng cách phát hiện các loại tiếng vang radar cụ thể. ESA sẽ giải phóng 12 năm mực nước sông cho các nhà khoa học nghiên cứu.
Trong hơn một thập kỷ, ESA đã sử dụng các vệ tinh để dội xung radar ra khỏi Trái đất và đo chính xác chiều cao của bề mặt đại dương và mặt đất. Nhưng hồ và sông nội địa có phải là điểm mù hiệu quả cho độ cao radar? ít nhất là cho đến bây giờ.
Tuần tới ESA sẽ xem trước một loạt sản phẩm mới gọi là Cấp độ sông và hồ từ Độ cao cung cấp thông tin không thể tiếp cận trước đây về mực nước của các hồ và sông lớn trên bề mặt Trái đất, xuất phát từ các phép đo độ cao radar của Envisat và ERS.
Các nhà thủy văn có thể sử dụng dữ liệu mới này để theo dõi độ cao của dòng sông trên khắp hành tinh, đánh giá tác động của sự nóng lên toàn cầu và giúp quản lý tài nguyên nước. Các vùng nước nội địa rất quan trọng vì là nguồn cung cấp chính cả nước và thực phẩm cho người dân sống quanh chúng. Chúng cũng thường là các khu vực có đa dạng sinh học tối đa và đại diện cho các chỉ số sớm về biến đổi khí hậu khu vực.
Một thuật toán xử lý mới đã được phát triển để trích xuất các kết quả mực nước sông và hồ từ dữ liệu đo độ cao radar thô. Nỗ lực phát triển được dẫn dắt bởi Giáo sư Philippa Berry thuộc Đại học Vương quốc Anh De De Montfort: Từ Sản phẩm máy đo độ cao radar mới là một bước tiến lớn đối với các nhà thủy văn. Nó cung cấp cho họ một công cụ mới để nghiên cứu cả những thay đổi lịch sử về mực nước ngầm và dữ liệu cực kỳ quan trọng để sử dụng trong các mô hình dự báo về nguồn nước, sản xuất thủy điện, lũ lụt và hạn hán và biến đổi khí hậu nói chung.
Radar Altimet 2 (RA-2) bay trên vệ tinh môi trường ESA Lừa Envisat là cải tiến tiếp theo so với các máy đo độ cao radar trước đó trên tàu vũ trụ ERS-1 và ERS-2. Từ quỹ đạo cực cao 800 km của nó, nó gửi 1800 xung radar xuống Trái đất mỗi giây sau đó ghi lại tiếng vang của chúng mất bao lâu để trở về? thời gian hành trình của họ xuống dưới một nano giây để tính khoảng cách chính xác đến hành tinh bên dưới.
Máy đo độ cao radar lần đầu tiên được đưa lên vũ trụ vào những năm 1970, trên tàu NASA Lam Skylab và Seasat. Những nỗ lực ban đầu này vẫn tập trung vững chắc vào các đại dương, vì các bề mặt đất kém mịn màng trả lại các tín hiệu không thể giải mã được. Nhưng khi công nghệ cải thiện dữ liệu chiều cao đất đáng tin cậy đã có sẵn. EnvisatTHER RA-2 có hệ thống theo dõi lái xe bốn bánh sáng tạo cho phép nó duy trì hợp đồng radar ngay cả khi địa hình bên dưới chuyển từ đại dương sang băng hoặc đất khô.
Nhưng sông hồ đã chứng minh các mục tiêu khó khăn hơn. Các hồ lớn và các con sông rộng như Amazon thường quay trở lại các tín hiệu radar ướt ướt át, nhưng tiếng vang từ vùng đất khô gần đó đã làm méo hầu hết các tín hiệu như vậy.
Tuy nhiên, tin tưởng rằng việc giám sát mực nước sông và hồ đầy đủ là khả thi, ESA đã trao hợp đồng cho Đại học De Montfort để phát triển một sản phẩm phần mềm phù hợp, với tư vấn của Đại học Lancaster về thủy văn.
Nhóm nghiên cứu của Đại học De Montfort đã tiến hành bằng cách siêng năng chải kỹ qua nhiều gigabyte dữ liệu thô thu được trên sông và hồ, lưu ý đến loại hình dạng tiếng vang xảy ra. Họ đã sắp xếp các hình dạng tiếng vang khác nhau thành các loại khác nhau, sau đó tạo ra một quy trình tự động để nhận ra các hình dạng này trong các tín hiệu ’ướt và cuối cùng trích xuất dữ liệu có thể sử dụng được từ chúng.
Để thực hiện điều này, phải phân tích hình dạng của từng tiếng vang riêng lẻ và thời gian chính xác tương ứng với thành phần tiếng vang từ hồ hoặc sông phải được tính toán, Giáo sư Berry giải thích. Ngoài ra, cũng như xác định và loại bỏ tiếng vang từ vùng đất xung quanh, quá trình này rất phức tạp do sự xuất hiện thường xuyên của các đảo và bãi cát, đặc biệt là trong các hệ thống sông. Nhưng cuối cùng, cách tiếp cận này đã được chứng minh là rất hiệu quả, với việc lấy lại thành công độ cao từ phần lớn các hệ thống sông và hồ lớn của Earth.
Tuần tới chứng kiến việc phát hành các sản phẩm trình diễn đầu tiên sử dụng thuật toán mới này, chứa dữ liệu đại diện từ bảy năm qua cho các sông và hồ trên khắp Châu Phi và Nam Mỹ. Kế hoạch là dữ liệu đo độ cao toàn cầu trong 12 năm qua sau đó sẽ được xử lý lại để cung cấp cho các nhà thủy văn thông tin lịch sử, vô giá để đánh giá các xu hướng dài hạn.
ESA cũng dự định cài đặt phần mềm hoạt động trong phân khúc mặt đất của mình để cuối cùng sản phẩm có thể được giao cho người dùng trong thời gian gần như thực, trong vòng ba giờ hoặc ít hơn từ việc mua lại từ không gian.
Các nhà thủy văn không cần có kiến thức trước đây về đo độ cao radar để sử dụng dữ liệu mới, với một sản phẩm được gọi là Thủy văn sông hồ cung cấp dữ liệu tương ứng với các điểm qua sông, giống như có các đồng hồ đo sông thực tế.
Đồng hồ đo như vậy là cách truyền thống mà các phép đo mực nước sông và hồ thu được, nhưng số lượng tại chỗ của chúng đã giảm mạnh trong hai thập kỷ qua. Sản phẩm mới sẽ bù đắp cho sự thiếu hụt dữ liệu mặt đất ngày càng tăng này.
Một sản phẩm khác được gọi là River Lake Altimatures, dành cho các chuyên gia đo độ cao và cung cấp tất cả các điểm giao nhau cho một vùng nước, cùng với thông tin chi tiết về tất cả các hiệu chỉnh công cụ và địa vật lý.
Xem trước của cả hai sản phẩm có thể được truy cập thông qua một trang web chuyên dụng (xem thanh bên tay phải) hoặc trên đĩa CD miễn phí? email [email được bảo vệ] để đặt hàng một bản sao. Cả hai sản phẩm đang được chính thức công bố tại hội nghị Hydrology from Space, bắt đầu từ thứ Hai ngày 29 tháng 9 tại Toulouse.
Nguồn gốc: ESA phát hành tin tức
