Okyanus yüzeyi topografyası - Ocean surface topography
Okyanus dinamik topografyası olarak da adlandırılan okyanus yüzeyi topografyası veya deniz yüzeyi topografyası , bir topografik haritada gösterilen Dünya'nın kara yüzeyinin tepelerine ve vadilerine benzer şekilde okyanus yüzeyindeki iniş ve çıkışlardır . Bu varyasyonlar , Dünya'nın jeoidine göre ortalama deniz yüzeyi yüksekliği (SSH) cinsinden ifade edilir . Okyanus yüzeyi topografyasını ölçmenin temel amacı, büyük ölçekli okyanus sirkülasyonunu anlamaktır .
Zaman varyasyonları
Ortalama olmayan veya anlık deniz yüzeyi yüksekliği (SSH), en açık şekilde Ay ve Güneş'in Dünya'ya etki eden gelgit kuvvetlerinden etkilenir . Daha uzun zaman dilimlerinde SSH, okyanus dolaşımından etkilenir . Tipik olarak, bu kuvvetlerden kaynaklanan SSH anomalileri , küresel ölçekte ortalamadan ±1 m'den (3 ft) daha az farklılık gösterir. Diğer etkiler arasında sıcaklık, tuzluluk, gelgitler, dalgalar ve atmosfer basıncının yüklenmesi yer alır. En yavaş ve en büyük varyasyonlar değişikliklere bağlıdır Dünya 'nın çekim alanına ( jeoit nedeniyle kıtalar, deniz bağlar ve rock diğer yeniden dağıtım oluşumunun yeniden düzenlenmesi için).
Dünyanın yerçekimi alanı, on yıllık ila asırlık zaman ölçeklerinde nispeten kararlı olduğundan, okyanus sirkülasyonu, SSH'nin gözlemlenen varyasyonunda daha önemli bir rol oynar. Mevsimsel döngü boyunca ısınma, soğuma ve yüzey rüzgar zorlaması modellerindeki değişiklikler dolaşımı etkiler ve SSH'yi etkiler. SSH'deki varyasyonlar uydu altimetresi (örneğin TOPEX/Poseidon ) ile ölçülebilir ve deniz seviyesinin yükselmesini ve okyanus ısı depolaması gibi özellikleri belirlemek için kullanılabilir .
Uygulamalar
Okyanus yüzeyi topografyası, okyanusun "tepeleri" ve "vadileri" etrafında tahmin edilebilir şekillerde hareket eden okyanus akıntılarını haritalamak için kullanılır . Kuzey yarımkürede "tepeler" ve güney yarımkürede "vadiler" etrafında saat yönünde bir dönüş hissi bulunur. Bunun nedeni Coriolis etkisidir . Tersine, kuzey yarımkürede "vadiler" ve güney yarımkürede "tepeler" etrafında saat yönünün tersine bir dönme hissi bulunur.
Okyanus yüzeyi topografyası, aynı zamanda, Dünya'nın ikliminin kritik bir bileşeni olan okyanusun ısıyı dünya çapında nasıl hareket ettirdiğini anlamak ve küresel deniz seviyesindeki değişiklikleri izlemek için de kullanılır . Verilerin toplanması, okyanus ve akıntıları hakkında uzun vadeli bilgiler için yararlıdır. NASA bilimine göre bu veriler hava durumu, iklim, navigasyon, balıkçılık yönetimi ve açık deniz operasyonlarının anlaşılmasını sağlamak için de kullanılabilir. Veriler hakkında yapılan gözlemler, okyanusların gelgitlerini, sirkülasyonunu ve okyanusun içerdiği ısı miktarını incelemek için kullanılır. Bu gözlemler, havanın ve dünyanın ikliminin zaman içindeki kısa ve uzun vadeli etkilerini tahmin etmeye yardımcı olabilir.
Ölçüm
Deniz yüzeyi yüksekliği (SSH), bir radar darbesinin uydudan yüzeye gidiş-dönüş süresini ölçerek uydudan hedef yüzeye olan mesafeyi belirleyen altimetri uyduları aracılığıyla hesaplanır. Uydular daha sonra yörünge yükseklikleri ile su yüzeyi arasındaki mesafeyi ölçer. Okyanusun farklı derinlikleri nedeniyle, bir tahmin yapılır. Buna Keyfi Referans Yüzeyi denir. Rastgele Referans Yüzey, Dünya'nın şeklini hesaba katmak için hesaplanan tahmini bir yüzeydir. Dünyanın genel şekli küreseldir, ancak Kuzey ve Güney Kutbu'nda düzdür . Bu yaklaşık yüzeye referans elipsoidi denir. Bu, düzgün yüzey seviyesi nedeniyle verilerin hassas bir şekilde alınmasını sağlar. Uydunun yüksekliği daha sonra referans elipsoide göre hesaplanmalıdır. Uydunun yörünge parametreleri ve çeşitli konumlandırma cihazları kullanılarak hesaplanır. Deniz yüzeyi yüksekliği, uydunun referans elipsoide göre yüksekliği ile altimetre aralığı arasındaki farktır. Uydu, okyanus yüzeyine mikrodalga darbeleri gönderir. Okyanus yüzeyine yükselen ve geri dönen darbelerin seyahat süresi, deniz yüzeyi yüksekliğine ilişkin veriler sağlar. Aşağıdaki resimde Jason-1 uydusunun kullandığı ölçüm sistemini görebilirsiniz .
Uydu görevleri
Şu anda dünya okyanus topografyasını hesaplayan dokuz farklı uydu var, Cryosat-2 , SARAL , Jason-3 , Sentinel-3A ve Sentinel-3B , CFOSat , HY-2B ve HY-2C ve Sentinel-6 Michael Freilich (Jason olarak da bilinir) -CS A). Jason-3 ve Sentinel-6 Michael Freilich şu anda Dünya'nın yörüngesinde tandem bir dönüşle uzayda. Aralarında yaklaşık 330 kilometre mesafe var.
Okyanus yüzey topografisi türetilebilir gemi -gidiyor ölçümleri arasında sıcaklıkta ve tuzluluk derinlikte. Bununla birlikte, 1992'den beri, TOPEX/Poseidon ile başlayan ve Jason-1 , Jason-2 uydusundaki Okyanus Yüzeyi Topografya Misyonu , Jason-3 ve şimdi Sentinel-6 Michael Freilich ile devam eden bir dizi uydu altimetri görevi deniz yüzeyi yüksekliğini ölçmüştür. direkt olarak. Bilim adamları, bu ölçümleri NASA'nın Grace ve ESA'nın GOCE misyonlarından alınan yerçekimi ölçümleriyle birleştirerek , deniz yüzeyi topografyasını birkaç santimetre içinde belirleyebilirler.
Jason-1 2001 yılında Kaliforniya'da bir Boeing Delta II roketi tarafından fırlatıldı ve başlangıçta 1992'den 2006'ya kadar yörüngede dönen TOPEX/Poseidon uydusu tarafından toplanan ölçümlere devam etti. NASA ve Fransız uzay ajansı CNES bu görevde ortak ortaklar.
Jason uydularının temel amacı , zamanla değişen bileşenlerle etkileşimini ve okyanus modellerini başlatmak için ilgili mekanizmalarla etkileşimini daha iyi anlamak için dünya çapında ortalama okyanus sirkülasyonu hakkında veri toplamaktır . Düşük frekanslı okyanus değişkenliğini izlemek ve mevsim döngülerini ve El Nino ve La Niña , Kuzey Atlantik salınımı , pasifik on yıllık salınım ve okyanusları birkaç ay boyunca geçen gezegen dalgaları gibi yıllar arası varyasyonları gözlemlemek için , o zaman bunlar olacaktır. hassas altimetrik gözlemler nedeniyle uzun bir süre boyunca modellenmiştir. Tüm okyanusları etkileyen orta ölçekli okyanus değişkenliğinin gözlemlerine katkıda bulunmayı amaçlamaktadır. Bu aktivite özellikle batı sınır akıntılarına yakın yoğundur. Ayrıca , deniz seviyesi verileri aracılığıyla küresel ısınmanın büyük bir göstergesi olduğu için ortalama deniz seviyesini de izleyin . Kıyı etkileşimleri, iç dalgalar ve gelgit enerjisi dağılımı gibi daha uzun dönemli bileşenleri gözlemleyerek gelgit modellemesinin iyileştirilmesi. Son olarak uydu verileri , atmosferin bilimsel çalışması olan diğer deniz meteorolojisi türlerini desteklemek için bilgi sağlayacaktır .
Jason-2, 20 Haziran 2008'de Vandenberg'deki California sahasından bir Delta-2 roketi ile fırlatıldı ve 10 Ekim 2019'da görevine son verildi. Jason-3, 16 Ocak 2016'da bir Falcon-9 SpaceX tarafından fırlatıldı. Vandenberg roketinin yanı sıra Sentinel-6 Michael Freilich 21 Kasım 2020'de fırlatıldı.
Jason uydu serisinin uzun vadeli hedefleri, okyanustaki sirkülasyon ve ısı depolamasının mevsimsel ve yıllık değişimlerinin küresel tanımlarını sağlamaktır. Bu, El Nino , La Nina gibi kısa vadeli iklim değişikliklerinin incelenmesini içerir . Uydular, küresel deniz seviyesi ortalamasını tespit eder ve dalgalanmaları kaydeder. Ayrıca, her on yılda bir, on yıllık zaman ölçeklerinde yukarı okyanus sirkülasyonunun yavaş değişimini tespit ediyor. Okyanusta ısı ve karbonun taşınmasını incelemek ve derin su gelgitlerini besleyen ana bileşenleri incelemek. Uydu verilerinin toplanması, mevcut zamanda ve uzun vadeli çalışmalar için rüzgar hızı ve yükseklik ölçümlerinin iyileştirilmesine de yardımcı olur. Son olarak deniz jeoidi hakkındaki bilgimizi geliştirmek . Jason-2'nin kullanılmaya başlandığı ilk yedi ay, Jason-1'in çok yakınında uçtu . Uydular, birbirlerinden sadece bir dakika uzaklıkta, okyanusun aynı bölgesini gözlemlediler. Gözlemdeki yakınlığın nedeni çapraz kalibrasyon içindi. Bu, iki altimetredeki herhangi bir önyargıyı hesaplamak içindir. Bu çok aylık gözlem, verilerde herhangi bir yanlılık olmadığını ve her iki veri koleksiyonunun da tutarlı olduğunu kanıtladı.
Yüzey Suyu Okyanus Topografya Misyonu adlı yeni bir uydu görevi , Dünya'nın tüm yüzey sularının (okyanus, göller ve nehirler) topografyasının ilk küresel araştırmasını yapmak için önerildi. Bu çalışma, Dünya'nın tatlı su kütlelerinin uzaydan kapsamlı bir görünümünü ve okyanus yüzeyinin hiç olmadığı kadar ayrıntılı ölçümlerini sağlamayı amaçlamaktadır.