Satelity odkrywają siłę oceanicznych fal
W czasie ostatnich burz satelity zarejestrowały fale oceaniczne o średniej wysokości niemal 20 metrów - tak wysokich jak Łuk Triumfalny w Paryżu i największych kiedykolwiek zmierzonych z przestrzeni. Ponadto dane satelitarne pokazują, że falowanie oceaniczne działa jako 'posłańcy burz': choć burza może nigdy nie dotrzeć do lądu, jej fale mogą przemieszczać się na ogromne odległości i przynosić niszczycielską energię do odległych wybrzeży.
Pobudzane przez wiatr, fale są najpotężniejsze podczas burz, jednak największe zagrożenie dla wybrzeży często nie pochodzi od samej burzy, ale od długich fal, które niosą energię falową daleko poza zasięg burzy.
Te długie fale promieniują w oceanach, a ich właściwości - takie jak okres fal, czyli czas między grzbietami - ujawniają rozmiar i siłę burzy. Na przykład, 20-sekundowy okres oznacza, że duża fala przybywa co 20 sekund.
Aby rzucić nowe światło na fale burzowe i falowanie oceanu, zespół badawczy, finansowany w ramach Inicjatywy Klimatycznej ESA (CCI), połączył dane z stosunkowo nowego satelity SWOT francusko-amerykańskiego z wieloletnim zbiorem danych projektu CCI Sea State, obejmującym pomiary sięgające 1991 roku.
Ten zbiór danych łączy informacje z satelitów takich jak SARAL, Jason-3, Copernicus Sentinel-3A i -3B, Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich, CryoSat i CFOSAT.
Kierowany przez Fabrice'a Ardhuina z Laboratorium Fizyki i Oceanografii Przestrzennej we Francji, zespół nie tylko potwierdził wyjątkowy charakter burz w latach 2023 i 2024, ale także skupił się na skali fal w odległych obszarach oceanicznych oraz zmierzył właściwości fal podczas burz, zanim staną się one falami.
Zespół przeanalizował dane z SWOT zebrane 21 grudnia 2024 roku w szczytowym momencie burzy Eddie, największej burzy pod względem średniej wysokości fal w ciągu ostatniej dekady - wygenerowano nowy rekord wysokości fali niemal 20 metrów na otwartym oceanie.
Oprócz pomiarów wysokości fali, zespół był w stanie śledzić falowanie burzy promieniujące na przestrzeni 24000 km oceanu, od Północnego Pacyfiku przez Cieśninę Drake aż do tropikalnego Atlantyku, między 21 grudnia 2024 a 6 stycznia 2025.
Nowe ustalenia zespołu, opublikowane niedawno w czasopiśmie PNAS, są pierwszymi, które bezpośrednio oferują obserwacje w celu weryfikacji numerycznych modeli fal w ekstremalnych warunkach, korygując istniejące obliczenia energii fal.
Wyniki modelu z zestawu danych projektu CCI Sea State są ściśle związane z pomiarami satelitarnymi. Jest to widoczne przy porównywaniu wyników z różnych misji oraz używaniu obrazów z SWOT do oszacowania okresów.
Te informacje mogą pomóc w ochronie społeczności przybrzeżnych i infrastruktury morskiej w miarę jak wzorce klimatyczne się zmieniają.
Naukowcy od dawna uważali, że bardzo długie fale oceaniczne niosą znaczne ilości energii w miarę ich propagacji po basenach oceanicznych, ale te nowe ustalenia również pokazują, że zawartość energii tych fal została systematycznie przeszacowana.
Oznacza to, że więcej energii niż oczekiwano jest rzeczywiście skoncentrowane w dominujących falach burzowych, a nie rozłożone pomiędzy najdłuższymi falami.
Modele pokazują, że najwyższe fale z ostatnich 34 lat wystąpiły w styczniu 2014 roku, kiedy to burza atlantycka Hercules wyprodukowała fale o wysokości 23 metrów, powodując poważne zniszczenia od Maroko po Irlandię.
Dr Ardhuin powiedział, 'Naszym następnym krokiem jest powiązanie ustaleń z zmianami klimatycznymi. Przetestujemy to z modelowaniem. Jesteśmy teraz w stanie śledzić trendy intensywności burz w czasie. Zmiany klimatyczne mogą być czynnikiem, ale nie są jedynym. U wybrzeża warunki dna morskiego również kształtują fale, na przykład, a te bardzo duże burze są rzadkie - zdarzają się mniej więcej raz na dziesięciolecie - co utrudnia udowodnienie trendów.'
Wartość łączenia danych: SWOT łączy tradycyjną altimetrię radarową z szerokopasmowym obrazowaniem w celu pomiaru wysokości, długości i kierunku falowania. Te pomiary pomagają zidentyfikować miejsce, w którym fale powstają, i uchwycić fale o wysokości aż 3 cm, ujawniając długości fal do 1400 m, które inne sensory satelitarne często przeoczają.
Szerszy widok na energię w różnych długościach fal pokazuje, że bardzo długie fale niosą mniej energii niż zakładano, podczas gdy więcej energii koncentruje się w dominujących falach szczytowych. Choć te fale pozostają destrukcyjne, ich prawdziwa dynamika energetyczna jest teraz lepiej zrozumiana. To jak bokser, który zamiast bić wiele słabych ciosów, koncentruje swoją moc w kilku silnych.
Dane z misji Copernicus Sentinel-6 zostały wykorzystane w badaniu. Misja składa się z dwóch identycznych satelitów - najpierw Copernicus Sentinel-6 Michael Freilich, który został wystrzelony 21 listopada 2020 roku, a następnie Copernicus Sentinel-6B zaplanowany do wystrzelenia w ciągu kilku tygodni.
Chociaż misja jest obecnie referencyjną misją do monitorowania wzrostu poziomu morza, dostarcza także danych do praktycznych zastosowań "operacyjnych".
Na przykład misja mierzy znaczną wysokość fal i prędkość wiatru, dane te są wykorzystywane do prognozowania oceanów w niemal rzeczywistym czasie.
Vielen Dank, dass Sie den Artikel gelesen haben! Beobachten Sie uns unter Google Nachrichten.
