Korona salgınının neden olduğu kısıtlamalardan bu yana ilk kez araştırma uçağı Polar 5 ve Polar 6, şu anda Spitsbergen’deki Longyearbyen Havaalanından Kuzey Kutbu’nun merkezine tekrar uçuyor. Her iki makine de atmosferi ve deniz buzunu incelemek için Alfred Wegener Enstitüsü Helmholtz Kutup ve Deniz Araştırmaları Merkezi (AWI) liderliğindeki MOSAiC keşif gezisinin bir parçası olarak uçuyor. Ayrıca gemide: yüksek çözünürlüklü hava kamerası MACS (Modüler Hava Kamera Sistemi) ve Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’nden (DLR) bilim adamları. Araştırmacılar, incelenen deniz buzunun kalınlığının nasıl geliştiği ve buz yüzeylerindeki değişikliklerin nasıl daha görünür hale getirilebileceği ile özellikle ilgileniyorlar. DLR atmosferik araştırmacıları da, Kuzey Buz Denizi üzerinde bulutların nasıl oluştuğunu öğrenmek istiyor.
Everest Dağı’ndan Kuzey Kutbu’na
MACS kamera sisteminin önceki bir sürümü, aşırı çevre koşulları altında Himalayalar’daki Everest Dağı’ndaki buz ve karın 3D ve yüksek detaylı görüntülerini zaten sağlıyordu. Berlin’den Jörg Brauchle, “Bu deneyimi, görünür ışık için bir kanala ek olarak yakın kızılötesi ışık ve termal kızılötesi için bir kanala sahip olan, kutup bölgelerinin uzaktan algılanması için gelişmiş bir kamera enstrümanı geliştirmek için kullandık” diyor. Polar 6’da uçan DLR Optik Sensör Sistemleri Enstitüsü. “Böylece, yerdeki çok karmaşık, ayrıntılı keşif ile uzaydan gelen büyük ölçekli ancak daha düşük çözünürlüklü uzaktan algılama verileri arasındaki boşluğu kapatıyoruz” diye devam ediyor Brauchle. .
Karşılaştırmada üç spektral kanal
Görüntü, yakın kızılötesi ve termal kızılötesi spektrumda (soldan sağa) renkli bir görüntü olarak bir buz yüzeyini göstermektedir. Farklı kanalların kombinasyonundan, diğer şeylerin yanı sıra, erime havuzları veya donan çatlaklar belirlenebilir.
Havadan alınan MACS görüntüleri, çok yüksek çözünürlükte su üzerindeki buzlanma derecesinin otomatik olarak belirlenmesini mümkün kılar. Ek olarak, optik görüntüler, araştırmacıların her ikisini de daha iyi karakterize edip sınıflandırabilmeleri ve deniz buzundaki süreçleri daha iyi anlayabilmeleri için buz ve kar pürüzlülüklerini türetmelerine yardımcı olur. Yakın kızılötesi görüntüler, su ve buz kütlelerinin otomatik olarak algılanması için kullanılırken, termal kızılötesi görüntüler, buz ve ortam arasındaki sıcaklık farklarının yanı sıra donan çatlakların daha iyi tanınmasını sağlar. Saniyede dört karelik yüksek kayıt hızı sayesinde, yerden sadece 100 metre yükseklikteki alçak uçuşlarda bile uçağın altındaki her şeyi boşluksuz olarak kaydetmek mümkün. İki santimetreye kadar olan detaylar tanınabilir.
Bir buz tabakasının termal kızılötesi (TIR) görüntüsü
Termal kamera, 40 santimetreye kadar ayrıntıları çözer ve buz yüzeyinin dinamikleri hakkında bilgi sağlayan çatlakları gösterir. 84°K, 6°D alınmıştır.
Eylül başındaki ilk uçuşlardan bu yana MACS, 300.000’den fazla görüntü aldı. Brauchle, “Su ve buz arasındaki şu anda çok küçük sıcaklık farklarında bile, net termal imzalar görülebiliyor” diye vurguluyor. “Kamera yaklaşan kış gezilerinden birinde kullanılırsa, güçlü termal sensörün belgeleyeceği daha da büyük sıcaklık farkları beklenebilir.” Genel olarak, ayrıntılı buz verileri, iklim modellerinin iyileştirilmesine yardımcı olur ve çok sayıda görüntüyü değerlendirmek için kullanılması amaçlanan yeni AI yöntemleri için bir eğitim temeli görevi görür. Deniz buzunun yüzey özelliklerini belgelemenin yanı sıra, uçak tarafından 15 metre yükseklikte çekilen deniz buzu kalınlığını ölçmek için Polar 6’da AWI’den bir elektromanyetik ölçüm sistemi (EM-Bird) kullanılıyor. buz yüzeyi.
Bulut araştırması için buz kristali şekillerinin damlacık boyutu dağılımı ve analizi
Polar 6, Arktik Okyanusu deniz buzunu araştırırken, Polar 5 ekibi Arktik Okyanusu üzerindeki atmosferi ve bulutları incelemeye odaklanacak. Bulutların Kuzey Kutbu’nun hızlı ısınmasına önemli ölçüde katkıda bulunduğu önceki çalışmalardan bilinmektedir. Bununla birlikte, modern atmosferik modeller şimdiye kadar bulutların etkisini hafife aldı ve hala çok belirsiz bir şekilde simüle ediyor. Bu nedenle AWI, DLR ve Leipzig, Bremen, Köln, Mainz ve Clermont Auvergne üniversitelerinden oluşan araştırma ekibi, Arktik Okyanusu üzerinde geniş bir alanda hava kütlelerini ölçmekte ve bulut oluşumu ile ilgili tüm faktörleri detaylı bir şekilde incelemektedir. DLR Atmosfer Fiziği Enstitüsü’nden Valerian Hahn, “Polar 5’te damlacık boyutu dağılımı, faz, buz ve sıvı su içeriği ve buz kristali şekilleri gibi mikrofiziksel bulut özelliklerini ölçüyoruz” diye açıklıyor. Aynı enstitüden Manuel Moser, “Başka bir ana odak noktası, arktik karışık fazlı bulutlardır” diye ekliyor. Araştırmacılar, Arctic havasındaki ölçümlerinde, daha önce MOSAiC kampanyasının bir parçası olarak araştırma buzkıran Polarstern tarafından izlenen rotayı da takip ediyorlar.
Everest Dağı’ndan Kuzey Kutbu’na
MACS kamera sisteminin önceki bir sürümü, aşırı çevre koşulları altında Himalayalar’daki Everest Dağı’ndaki buz ve karın 3D ve yüksek detaylı görüntülerini zaten sağlıyordu. Berlin’den Jörg Brauchle, “Bu deneyimi, görünür ışık için bir kanala ek olarak yakın kızılötesi ışık ve termal kızılötesi için bir kanala sahip olan, kutup bölgelerinin uzaktan algılanması için gelişmiş bir kamera enstrümanı geliştirmek için kullandık” diyor. Polar 6’da uçan DLR Optik Sensör Sistemleri Enstitüsü. “Böylece, yerdeki çok karmaşık, ayrıntılı keşif ile uzaydan gelen büyük ölçekli ancak daha düşük çözünürlüklü uzaktan algılama verileri arasındaki boşluğu kapatıyoruz” diye devam ediyor Brauchle. .
Karşılaştırmada üç spektral kanal
Görüntü, yakın kızılötesi ve termal kızılötesi spektrumda (soldan sağa) renkli bir görüntü olarak bir buz yüzeyini göstermektedir. Farklı kanalların kombinasyonundan, diğer şeylerin yanı sıra, erime havuzları veya donan çatlaklar belirlenebilir.
Havadan alınan MACS görüntüleri, çok yüksek çözünürlükte su üzerindeki buzlanma derecesinin otomatik olarak belirlenmesini mümkün kılar. Ek olarak, optik görüntüler, araştırmacıların her ikisini de daha iyi karakterize edip sınıflandırabilmeleri ve deniz buzundaki süreçleri daha iyi anlayabilmeleri için buz ve kar pürüzlülüklerini türetmelerine yardımcı olur. Yakın kızılötesi görüntüler, su ve buz kütlelerinin otomatik olarak algılanması için kullanılırken, termal kızılötesi görüntüler, buz ve ortam arasındaki sıcaklık farklarının yanı sıra donan çatlakların daha iyi tanınmasını sağlar. Saniyede dört karelik yüksek kayıt hızı sayesinde, yerden sadece 100 metre yükseklikteki alçak uçuşlarda bile uçağın altındaki her şeyi boşluksuz olarak kaydetmek mümkün. İki santimetreye kadar olan detaylar tanınabilir.
Bir buz tabakasının termal kızılötesi (TIR) görüntüsü
Termal kamera, 40 santimetreye kadar ayrıntıları çözer ve buz yüzeyinin dinamikleri hakkında bilgi sağlayan çatlakları gösterir. 84°K, 6°D alınmıştır.
Eylül başındaki ilk uçuşlardan bu yana MACS, 300.000’den fazla görüntü aldı. Brauchle, “Su ve buz arasındaki şu anda çok küçük sıcaklık farklarında bile, net termal imzalar görülebiliyor” diye vurguluyor. “Kamera yaklaşan kış gezilerinden birinde kullanılırsa, güçlü termal sensörün belgeleyeceği daha da büyük sıcaklık farkları beklenebilir.” Genel olarak, ayrıntılı buz verileri, iklim modellerinin iyileştirilmesine yardımcı olur ve çok sayıda görüntüyü değerlendirmek için kullanılması amaçlanan yeni AI yöntemleri için bir eğitim temeli görevi görür. Deniz buzunun yüzey özelliklerini belgelemenin yanı sıra, uçak tarafından 15 metre yükseklikte çekilen deniz buzu kalınlığını ölçmek için Polar 6’da AWI’den bir elektromanyetik ölçüm sistemi (EM-Bird) kullanılıyor. buz yüzeyi.
Bulut araştırması için buz kristali şekillerinin damlacık boyutu dağılımı ve analizi
Polar 6, Arktik Okyanusu deniz buzunu araştırırken, Polar 5 ekibi Arktik Okyanusu üzerindeki atmosferi ve bulutları incelemeye odaklanacak. Bulutların Kuzey Kutbu’nun hızlı ısınmasına önemli ölçüde katkıda bulunduğu önceki çalışmalardan bilinmektedir. Bununla birlikte, modern atmosferik modeller şimdiye kadar bulutların etkisini hafife aldı ve hala çok belirsiz bir şekilde simüle ediyor. Bu nedenle AWI, DLR ve Leipzig, Bremen, Köln, Mainz ve Clermont Auvergne üniversitelerinden oluşan araştırma ekibi, Arktik Okyanusu üzerinde geniş bir alanda hava kütlelerini ölçmekte ve bulut oluşumu ile ilgili tüm faktörleri detaylı bir şekilde incelemektedir. DLR Atmosfer Fiziği Enstitüsü’nden Valerian Hahn, “Polar 5’te damlacık boyutu dağılımı, faz, buz ve sıvı su içeriği ve buz kristali şekilleri gibi mikrofiziksel bulut özelliklerini ölçüyoruz” diye açıklıyor. Aynı enstitüden Manuel Moser, “Başka bir ana odak noktası, arktik karışık fazlı bulutlardır” diye ekliyor. Araştırmacılar, Arctic havasındaki ölçümlerinde, daha önce MOSAiC kampanyasının bir parçası olarak araştırma buzkıran Polarstern tarafından izlenen rotayı da takip ediyorlar.