Для миллиардов людей, живущих в прибрежных районах, повышение уровня моря, вызванное изменением климата, может представлять собой серьезную угрозу. «Для защиты людей и инфраструктуры – например, путем строительства сооружений защиты от наводнений, обеспечения безопасности портов или повышения дамб – нам нужны надежные прогнозы тенденций изменения уровня моря», – объясняет проф. Флориан Зейтц, директор Немецкого научно-исследовательского геодезического института ТУМ. "Однако для этого требуются точные данные с высоким пространственным разрешением. И до сих пор необходимая зона покрытия не была доступна."
Особенно вблизи береговых линий – где расположено так много городов, портов, промышленных предприятий и жилых районов – качество данных, собираемых радиолокационными спутниками, вращающимися вокруг Земли в течение десятилетий, было скомпрометировано из-за высокого отношения сигнал / шум.
Причина: горы, заливы и прибрежные острова рассеивают сигналы и искажают отраженные эхо. Еще одна проблема – морской лед, который зимой покрывает часть океанов и недоступен для радаров.
В рамках проекта «Уровень Балтийского моря» (Baltic SEAL) группа исследователей из TUM работала с международными партнерами над разработкой алгоритмов обработки данных измерений с радарных спутников, чтобы обеспечить точные и высокоразрешающие измерения изменений уровня моря даже в прибрежных районах и под ними. морской лед.
Проникая во льды и острова с помощью радара
Исследователи выбрали Балтийское море в качестве модельного региона: «Данные из этого региона особенно подходят для разработки новых методов, потому что анализ затрудняется множеством факторов: сложной формой береговой линии, морским льдом и ветром. В то же время существует множество измерений местного уровня моря, подтверждающих результаты », – говорит руководитель проекта д-р.
Марчелло Пассаро. «Аналитический метод, который работает в Балтийском море, можно легко адаптировать к другим регионам."
Для обработки сотен миллионов радиолокационных измерений, сделанных в период с 1995 по 2019 год, команда разработала многоступенчатый процесс: на первом этапе они откалибровали измерения, полученные от различных спутниковых миссий, чтобы их можно было объединить. С помощью специально разработанных алгоритмов они могли обнаруживать сигналы от покрытой льдом морской воды в радиолокационных отражениях, создаваемых вдоль трещин и трещин. Это позволило определить уровень моря на зимние месяцы.
Благодаря новым вычислительным методам они также достигли лучшего разрешения радиолокационных эхосигналов вблизи земли.
В результате теперь можно измерять уровень моря в прибрежных районах и сравнивать результаты с местными записями приливов и отливов.
Обработанные данные затем были подогнаны к мелкой сетке с разрешением от 6 до 7 км с использованием алгоритма, разработанного командой. Результат: высокоточный набор данных, охватывающий весь регион.
Наибольшее повышение уровня моря происходит в Ботническом заливе
Анализ этих данных для Балтийского моря показывает региональные последствия повышения уровня моря за последнюю четверть века: уровень моря повышался на 2–3 миллиметра в год на юге, на побережьях Германии и Дании, по сравнению с 6 миллиметрами на северо-востоке, в Ботническом заливе. Причина этого большого подъема: сильные юго-западные ветры, которые гонят воды на север и восток.
Однако это повышение уровня моря выше среднего не представляет угрозы для жителей прибрежных районов, потому что суша поднималась с конца последнего ледникового периода – в настоящее время ежегодно со скоростью до 1 см.
«Благодаря недавно разработанным процессам анализа и объединения радиолокационных данных мы теперь в состоянии прийти к точным и надежным выводам об изменениях уровня моря в последние десятилетия и для других прибрежных регионов», – добавляет д-р. Дениз Деттмеринг. Исследователь также создал исчерпывающий набор данных для региона Северного моря: уровень моря там повышается на 2%.На 6 миллиметров в год и на 3.2 миллиметра в Немецкой бухте.
Локальные тенденции могут быть определены с использованием набора данных и руководства пользователя, которые находятся в свободном доступе в Интернете. «С помощью данных исследователи могут, например, проверить свои климатические модели, а государственные органы могут спланировать подходящие защитные меры», – говорит д-р. Зейтц.