“Gravimetric mass balance of the Greenland ice sheet” si riferisce alla misura di quanto ghiaccio viene guadagnato o perduto dalla calotta glaciale della Groenlandia nel tempo. Questo viene fatto utilizzando dati gravimetrici, che misurano variazioni nel campo gravitazionale della Terra causate da cambiamenti nella massa del ghiaccio.
In termini più semplici, se la calotta glaciale della Groenlandia guadagna più ghiaccio (attraverso la nevicata) di quanto ne perde (attraverso lo scioglimento o l’attraversamento di iceberg), avrà un bilancio di massa positivo. Se perde più ghiaccio di quanto ne guadagna, avrà un bilancio di massa negativo. Il bilancio di massa è un indicatore importante dei cambiamenti climatici, poiché lo scioglimento delle calotte glaciali può contribuire all’aumento del livello del mare.
I dati gravimetrici vengono spesso raccolti da satelliti come quelli della missione Gravity Recovery and Climate Experiment ( GRACE) della NASA, che misurano piccole variazioni nel campo gravitazionale della Terra causate da cambiamenti nella distribuzione della massa, inclusi i cambiamenti nella massa del ghiaccio.
La calotta glaciale della Groenlandia (GIS) è il secondo più grande serbatoio di acqua dolce del mondo e una variabile chiave del sistema climatico. I prodotti dati a lungo termine basati su satelliti sono fondamentali per comprendere e gestire meglio i cambiamenti climatici. Vari sensori possono essere utilizzati per affrontare diversi parametri del GIS, inclusa la bilancia di massa del ghiaccio.
Il bilancio di massa della calotta glaciale, cioè il cambiamento della massa di ghiaccio nel tempo, può essere determinato utilizzando missioni di gravimetria satellitare come le missioni GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) e GRACE-FO (GRACE Follow-on) degli Stati Uniti e della Germania. Lanciata nel marzo 2002, la missione GRACE ha cessato le operazioni nell’ottobre 2017 dopo più di 15 anni in orbita (Read more) . Nel maggio 2018 è stato lanciato GRACE-FO per continuare la serie temporale di GRACE. Queste missioni forniscono l’unico metodo spaziale che è direttamente sensibile ai cambiamenti di massa. Entrambe le missioni consistono di due satelliti ciascuna, che volano a ~500 km di distanza di ~200 km. I dettagli del campo gravitazionale della Terra influenzano le posizioni e le velocità dei due satelliti e quindi comportano variazioni della distanza tra i due satelliti. Questa distanza viene misurata con una precisione del micrometro. Sulla base delle misurazioni GRACE/GRACE-FO, differenti centri di elaborazione forniscono soluzioni globali del campo gravitazionale terrestre variabile nel tempo. I cambiamenti osservati del campo gravitazionale della Terra consentono di dedurre i cambiamenti di massa con una risoluzione spaziale di 200-500 km.
Qui viene fornito il prodotto di Bilancio di Massa Gravimetrico (GMB) generato da TU Dresden basato sulle soluzioni mensili GRACE CSR RL06 CSR RL06 del Center for Space Research presso l’Università del Texas a Austin. I prodotti GMB comprendono serie temporali di cambiamenti di massa per diversi bacini idrografici ((GMB Basin Product) e una serie temporale di griglie di cambiamento di massa che coprono l’intera calotta glaciale (GMB Gridded Product). Entrambi i prodotti sono disponibili per il download e ricevono aggiornamenti trimestrali (GMB Product Download) A causa della mancanza di dati dell’accelerometro da uno dei satelliti GRACE, le soluzioni per il periodo 2016-11 – 2017-06 mostrano un rapporto segnale/rumore diminuito.
I prodotti sono stati generati nell’ambito del progetto Greenland Ice Sheet CCI Greenland Ice Sheet CCI , un progetto dell’Iniziativa sul Cambiamento Climatico (CCI) dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) . I nostri prodotti integrano i prodotti GMB simili e ufficiali del progetto Greenland Ice Sheet (CCI) generati dai partner del consorzio presso il National Space Institute, Technical University of Denmark (DTU Space). Per l’Antartide, prodotti comparabili vengono generati sotto la guida di TU Dresden all’interno di un progetto CCI dell’ESA simile (Read more) .
GRACE
I gemelli satelliti GRACE, lanciati il 17 marzo 2002, stanno effettuando misurazioni dettagliate delle variazioni del campo gravitazionale della Terra e rivoluzionando le indagini sulle riserve d’acqua della Terra su terra, ghiaccio e oceani, così come sui terremoti e le deformazioni della crosta. I due satelliti GRACE hanno completato più di 13 anni di misurazioni continue!
GRACE è una collaborazione tra le agenzie spaziali statunitensi e tedesche (NASA e DLR). Le operazioni di segmento terrestre di GRACE sono attualmente co-finanziate dal GFZ German Research Centre for Geosciences e l’Agenzia Spaziale Europea (ESA). NASA, ESA, GFZ e DLR stanno supportando la continuazione delle misurazioni di ridistribuzione di massa nel sistema Terra. I partner chiave nella progettazione, costruzione e lancio della missione sono stati il Jet Propulsion Laboratory, il University of Texas Center for Space Research, il GFZ German Research Centre for Geosciences, così come Astrium GmBH, Space Systems Loral (SS/L), Onera e Eurockot GmBH.
GRACE TELLUS fornisce griglie di dati di livello 3 Level-3 data grids of monthly surface mass changes facili da usare dei cambiamenti mensili della massa superficiale, con la maggior parte delle correzioni geofisiche applicate, per analizzare i cambiamenti nella massa dei componenti idrologici, criosferici e oceanografici della Terra. Facciamo ciò utilizzando i dati di livello 2 di GRACE, con ulteriore post-elaborazione, da soli o in combinazione con altri dati ausiliari, per generare prodotti geolocalizzati a griglia (mensili e mediati nel tempo) con le correzioni più aggiornate.
I dati di gravità di GRACE in coefficienti armonici sferici (dati di livello 2), sia per i campi mediati nel tempo che per quelli variabili nel tempo, sono disponibili sia dal PO.DAAC del JPL che dall’ISDC del GFZ JPL’s PO.DAAC or GFZ’s ISDC .
Stato delle operazioni della missione
Lo stato aggiornato delle operazioni della missione GRACE è fornito dal nostro partner UT CSR GRACE Mission Operation Status .
Ulteriori informazioni (Partner, Informazioni sulla missione, ecc.) Il NASA GRACE Fact Sheet The NASA GRACE Fact Sheet (PDF, 136 KB) contiene informazioni di base sulla gravità, sulla scienza della misurazione del campo gravitazionale e sugli strumenti GRACE. Il GRACE Launch Press Kit The GRACE Launch Press Kit (PDF, 226 KB) è stato preparato per spiegare la missione e la scienza di GRACE ai giornalisti prima del lancio nel 2002, e contiene dettagli sulle dimensioni della navicella spaziale, massa, potenza, ecc.
Altre fonti di prodotti GRACE e link correlati sono elencati qui.here.
Ringraziamenti GRACE Tellus è supportato dal programma ‘Making Earth System Data Records for Use in Research Environments’ (MEASURES) della NASA. GRACE Tellus è un membro della Federazione dei partner di informazione sulla scienza della Terra (ESIP) Earth Science Information Partner (ESIP) Federation.
GRACE-FO
I due satelliti GRACE-FO (GRACE Follow-On) seguiranno l’uno l’altro in orbita attorno alla Terra, separati da una distanza di circa 137 miglia (220 chilometri). Questo significa che uno dei satelliti volerà avanti rispetto all’altro, mantenendo costante la distanza di 220 chilometri. Questa configurazione consente ai satelliti di misurare accuratamente le variazioni nel campo gravitazionale terrestre, poiché le variazioni nella distanza tra i due satelliti possono indicare variazioni nel campo gravitazionale.
La missione Gravity Recovery and Climate Experiment Follow-on (GRACE-FO) è un partenariato tra la NASA e il German Research Centre for Geosciences (GFZ). GRACE-FO è il successore della missione GRACE originale, che ha iniziato a orbitare attorno alla Terra il 17 marzo 2002.
Lanciata il 22 maggio 2018, GRACE-FO prosegue il lavoro di monitoraggio del movimento dell’acqua sulla Terra per monitorare i cambiamenti nel deposito di acqua sotterranea, la quantità di acqua nei grandi laghi e fiumi, l’umidità del suolo, i ghiacciai e le calotte glaciali, e il livello del mare causato dall’aggiunta di acqua all’oceano. Queste scoperte forniscono una visione unica del clima terrestre e hanno benefici di vasta portata per la società e la popolazione mondiale. far-reaching benefits
Tutto sul Gap
I dati grezzi di GRACE-FO sono una serie di misurazioni che mostrano quanto sono distanti due satelliti. I due satelliti gemelli GRACE-FO si seguono in orbita attorno alla Terra, separati da circa 137 miglia (220 km). Inviano costantemente segnali a microonde l’uno all’altro per misurare la distanza tra loro.
Dalle misurazioni di distanza tra i due satelliti, i dati GRACE possono essere utilizzati per stimare il campo gravitazionale della Terra, la forza che ci ancori al pianeta. La gravità è l’attrazione tra due oggetti. La sua forza varia a seconda di quanta massa hanno questi oggetti e di quanto sono distanti.
Microonde, Laser e il Futuro GRACE-FO
Microwave, Laser e il Futuro
GRACE-FO è in grado di effettuare misurazioni precise grazie in parte a due tecnologie avanzate: un sistema di telemetria a microonde basato sulla tecnologia del Sistema di Posizionamento Globale (GPS) e un accelerometro molto sensibile, uno strumento che misura le forze sui satelliti oltre alla gravità (come l’attrito atmosferico).
Utilizzando il sistema di telemetria a microonde, GRACE può misurare la distanza tra i satelliti fino a un micron, circa il diametro di un globulo rosso.
I due satelliti GRACE-FO utilizzano lo stesso tipo di sistema di telemetria a microonde di GRACE e possono raggiungere un livello di precisione simile. Ma testeranno e dimostreranno anche uno strumento sperimentale che utilizza laser invece di microonde, che promette di migliorare la precisione delle misurazioni della distanza di separazione nelle future generazioni di satelliti GRACE fino a 20 volte, grazie alle frequenze più elevate del laser.
Una volta validato su GRACE-FO, l’interferometro laser è previsto per essere utilizzato operativamente per la versione di prossima generazione di GRACE. “Sarà la prima volta che avremo mai fatto una telemetria laser attiva tra due veicoli spaziali”, ha detto il Vice Project Manager Mike Gross, che è anche Manager dei Sistemi di Volo.
Mentre lo strumento a microonde misura le variazioni di distanza tra i veicoli spaziali, il sistema laser è progettato per fornire anche informazioni sull’angolo tra i due veicoli spaziali. In combinazione con la maggiore precisione della misurazione della separazione e gli avanzamenti nel sistema di dati scientifici a terra, questi miglioramenti permetteranno ai futuri satelliti simili a GRACE di inferire variazioni di massa sulla superficie terrestre a scale significativamente più piccole.
L’accelerometro misura le forze che muovono il satellite spingendo sulla sua superficie. “La misurazione ci consente di correggere qualsiasi cosa sia relativa all’attrito o alla pressione solare, lasciando solo la gravità”, ha detto il Direttore del JPL e ex Project Scientist Mike Watkins.
Insieme, queste misurazioni molto precise di posizione, forza e cambiamento orbitale si traducono in un’osservazione della gravità con una precisione senza precedenti. Gli ingegneri di volo manovrano i satelliti solo se si separano di più di 155 miglia (250 km), altrimenti vengono lasciati da soli e la gravità li ‘tira e spinge’. Mentre i satelliti girano attorno alla Terra, la tecnologia di telemetria dice agli scienziati esattamente dove si trova ciascun satellite rispetto all’altro. Supercomputer e scienziati confrontano le posizioni dei satelliti rispetto a ciascuno e rispetto alle orbite precedenti, notando ogni variazione.
Lancio
GRACE-FO è stato iniettato in un’orbita polare quasi circolare ad un’altitudine di 304 miglia (490 km), come molti dei satelliti del Sistema di Osservazione della Terra della NASA. In questa orbita, il satellite si muove attorno alla Terra da polo a polo, impiegando circa 99 minuti per completare un’orbita. Durante metà dell’orbita, i satelliti visualizzano il lato diurno della Terra. Al polo, i satelliti attraversano il lato notturno della Terra.
Mentre i satelliti orbitano, la Terra ruota al di sotto. Entro il tempo che il satellite attraversa di nuovo la luce del giorno, si trova sopra la regione vicina all’area vista nella sua ultima orbita. In un periodo di 24 ore, i satelliti in orbita polare vedranno la maggior parte della Terra due volte: una in pieno giorno e una in oscurità.
Prodotti del Bacino GMB
Le serie storiche del cambiamento di massa sono fornite per un certo numero di bacini idrografici, basate sulle definizioni di confine di Zwally et al. (2012) Zwally et al. (2012) . Queste descrivono l’evoluzione della massa del ghiaccio rispetto a un valore di riferimento modellizzato. Questo valore di riferimento è definito come la massa derivata da GRACE a partire dal 01-01-2011. Serie storiche rispettive sono anche derivate per l’intero manto di ghiaccio della Groenlandia. I dettagli sugli algoritmi sottostanti e sulla caratterizzazione dell’errore sono dati nel Documento di Linea Base Teorica dell’Algoritmo (ATBD)(ATBD) e nel Rapporto di Caratterizzazione Completa dell’Errore (CECR) (CECR) , preparato nell’ambito del progetto Antarctic Ice Sheet CCI. Il diagramma sopra illustra i cambiamenti di massa medi mensili del bacino in gigatonnellate (Gt, o 1·1012 kg), insieme alla loro incertezza media espressa in termini di due volte la deviazione standard. 1 Gt corrisponde alla massa di 1 km3 di acqua. Quando 100 Gt di acqua vengono aggiunte all’oceano globale, il livello del mare sale di 0,28 mm in media globale. Notare tuttavia che in realtà l’acqua di fusione è distribuita in modo non uniforme sull’oceano globale.
Tutti i bacini stanno perdendo massa a causa dell’aumento dello scarico di ghiaccio dai ghiacciai di sbocco e/o dell’aumento della fusione superficiale e del conseguente deflusso dell’acqua di fusione. La serie storica del cambiamento di massa per l’intero GIS è chiaramente dominata dalla perdita di massa lungo la costa sud-orientale (bacini GIS03 e GIS04) e la costa occidentale (bacini GIS06 – GIS08). Basandosi sulla serie storica mensile, può essere derivato il bilancio di massa medio (cioè, il cambiamento medio di massa per unità di tempo). La tabella a destra elenca le stime del bilancio di massa in termini di tassi lineari di cambiamento di massa durante l’intero periodo di osservazione, così come il tasso medio globale corrispondente di cambiamento del livello del mare. Durante il periodo 2002-04 – 2022-12 il GIS ha perso massa di ghiaccio ad un tasso di -245.6 ± 13.9 Gt/anno, corrispondente a un equivalente aumento del livello medio globale del mare di 0.68 ± 0.04 mm/anno.
Di seguito le misurazioni scientifiche riguardanti la perdita di massa di ghiaccio dai vari bacini idrografici e dall’intero manto di ghiaccio della Groenlandia, e l’effetto corrispondente su una variazione uniforme del livello del mare.
Ecco una spiegazione dettagliata di ogni termine:
- Tassi lineari di variazione della massa del ghiaccio (gigatonnellate all’anno): Questo indica quanto ghiaccio viene perso ogni anno da ciascun bacino idrografico e dall’intero manto di ghiaccio della Groenlandia. La misura è in gigatonnellate (un gigatonnellata, o Gt, è un miliardo di tonnellate).
- Tassi equivalenti di variazione del livello del mare uniforme (millimetri all’anno): Questo indica quanto salirebbe il livello del mare se la massa di ghiaccio persa fosse distribuita uniformemente su tutti gli oceani del mondo. È espresso in millimetri all’anno.
- Il periodo 2002-04 – 2022-12: Si tratta del periodo di tempo in cui sono state effettuate queste misurazioni.
- Bacini idrografici e l’intero manto di ghiaccio della Groenlandia: Si riferisce alle aree specifiche della Groenlandia da cui viene perso il ghiaccio. Un bacino idrografico è un’area di terra da cui l’acqua fluisce verso un punto comune.
In pratica, questi dati mostrano che il manto di ghiaccio della Groenlandia e i suoi vari bacini idrografici stanno perdendo massa a tassi diversi, contribuendo così all’aumento del livello del mare.
La tabella sopra, mostra il tasso di cambiamento della massa del ghiaccio e il corrispondente tasso di cambiamento del livello del mare per vari bacini di drenaggio nel manto di ghiaccio della Groenlandia nel periodo 2002-04 – 2022-12.
Per ogni bacino:
- “Basin“: Questo è il nome o l’identificatore del bacino.
- “Basin description“: Questa è una descrizione più dettagliata del bacino.
- “Mass change rate [Gt/yr]“: Questa è la velocità alla quale la massa del ghiaccio nel bacino sta cambiando, misurata in gigatonnellate all’anno (Gt/yr). Un valore negativo indica che la massa del ghiaccio sta diminuendo (cioè, il ghiaccio si sta sciogliendo). L’errore statistico di questa stima è fornito dopo il simbolo “±”. Ad esempio, per il bacino 01, la massa del ghiaccio sta diminuendo di 25,3 gigatonnellate all’anno, con un errore di ±2,5 gigatonnellate.
- “Sea level change rate [mm/yr]“: Questo è il tasso al quale il livello del mare cambierebbe a causa dello scioglimento del ghiaccio in quel particolare bacino, misurato in millimetri all’anno (mm/yr). Anche in questo caso, un valore positivo indica un aumento del livello del mare, e l’errore statistico della stima è fornito dopo il simbolo “±”.
Ad esempio, per il bacino 01, lo scioglimento del ghiaccio in questo bacino contribuisce ad un aumento del livello del mare di 0,07 millimetri all’anno, con un errore di ±0,01 millimetri.
Nell’ultima riga, “GIS09” si riferisce all’intero manto di ghiaccio della Groenlandia. Da questi dati, vediamo che l’intero manto di ghiaccio della Groenlandia sta perdendo massa ad un tasso di 245,6 gigatonnellate all’anno, contribuendo ad un aumento del livello del mare di 0,68 millimetri all’anno.
GMB Gridded Product” (Prodotto Grigliato di Bilancio di Massa)
il “GMB Gridded Product” offre serie temporali di cambiamenti di massa organizzate in una griglia. Questi dati sono presentati in una proiezione stereografica polare (conformemente allo standard EPSG:3413), con una risoluzione di griglia di 50 km x 50 km. I cambiamenti grigliati sono espressi in millimetri di altezza d’acqua equivalente (mm w.eq., o kg/m2), una misura comune utilizzata in idrologia per esprimere il volume d’acqua.
L’algoritmo utilizzato per determinare questi cambiamenti di massa è coerente con quello utilizzato per il GMB Basin Product, come descritto nel Documento di Baseline Teorico dell’Algoritmo (ATBD).
Nella mappa sopra, è possibile sfogliare le serie temporali delle griglie di cambiamento di massa. Il grafico a destra mostra le serie temporali di cambiamento di massa per l’intero manto di ghiaccio, con la linea rossa che indica la data mostrata nella mappa a sinistra.
La figura a destra mostra il modello di bilancio di massa spaziale in termini di tendenza lineare per ogni cella della griglia (in mm w.eq./anno). È chiaramente visibile che ampie parti della Groenlandia occidentale e sud-orientale mostrano il bilancio di massa più negativo, il che indica che queste aree stanno perdendo ghiaccio più velocemente rispetto ad altre aree.
la “Spatial pattern of the linear mass change rate during the period 2002-04 – 2022-12, expressed in millimetre water equivalent per year (mm w.eq./yr or kg/m2/yr)” descrive il modello spaziale del tasso di cambiamento di massa durante il periodo specificato (2002-04 – 2022-12), espresso in millimetri di acqua equivalente all’anno.
“Modello spaziale” si riferisce alla disposizione o distribuzione geografica del cambiamento di massa. In altre parole, indica come il tasso di cambiamento di massa varia in diversi luoghi sulla superficie terrestre (o, in questo caso, sul ghiacciaio o la calotta glaciale studiata).
Il “tasso di cambiamento di massa lineare” si riferisce alla velocità alla quale la massa cambia nel tempo, assumendo che il cambiamento avvenga a un ritmo costante (cioè linearmente).
“Millimetro di acqua equivalente all’anno” (mm w.eq./yr) è una unità di misura usata per descrivere la quantità di massa che si è persa o guadagnata. È essenzialmente una misura di quanta acqua (in millimetri di altezza) corrisponderebbe alla massa che è stata persa o guadagnata.
Ad esempio, se un chilometro quadrato di ghiaccio (o 1 m2) perde 1 kg di massa in un anno, questo sarebbe descritto come un tasso di cambiamento di massa di 1 mm w.eq./yr, perché 1 kg di acqua ha un volume di 1 litro, che corrisponde a 1 millimetro di altezza in un’area di 1 metro quadrato.
0 commenti