Annonceinfo

Klimaforskere er vilde med GPS-satellitter

Klimaforskere er begyndt at bruge GPS-satelliter til at granske Jordens atmosfære. Satellitterne giver et langt mere detaljeret billede af atmosfæren end vejrballoner.

GPS-satellitterne er ved at blive en aktiv spiller i klimaforskningen. (Illustration: Colourbox).

GPS-satellitter blev oprindeligt sat i verden for at kunne måle, hvor på kloden f.eks. en mobiltelefon eller en bil befinder sig på et givet tidspunkt. Den anvendelse er meget jordnær. Men nu viser det sig, at GPS-satellitterne også kan løse betydeligt mere højtflyvende opgaver.

Klimaforskere har nemlig fundet ud af, at GPS-satellitterne er særdeles effektive til at tegne et globalt billede af atmosfæren helt nede fra Jordens overflade og op til ca. 25 kilometers højde.

Metoden kom på bordet for knapt et årti siden og er siden blevet afprøvet i en række projekter, og resultater fra studierne er netop blevet præsenteret på en stor international klimakonference om vejr og klima, der afholdes af den europæiske satellitorganisation EUMETSAT i Oslo.

Dansk forsker har store forventninger

Én af de konferencedeltagere, der følger feltet nøje, er den danske fysiker Kent Bækgaard Lauritsen fra Danmarks Meteorologiske Institut DMI. Han arbejder til dagligt med at udvikle nye værktøjer, der kan analysere satellitternes klimadata.

»Vores målinger spænder foreløbigt kun over ti år, så vi kan ikke sige noget endegyldigt endnu, men der er store forhåbninger til GPS-metoden. Vi kan allerede nu se, at metoden virker, og at den giver os ny viden om atmosfæren, så den her teknologi vil uden tvivl vinde indpas flere og flere steder,« siger seniorforsker Kent Bækgaard Lauritsen.

Atmosfæren afbøjer satellitternes stråler

Den nye metode udnytter, at GPS-satellitterne kommunikerer med objekter på Jorden ved at sende signaler i form af radiobølger ned til dem. Signalet slipper ikke helt uskadt gennem atmosfæren, men bliver afbøjet en smule afhængig af luftens tæthed, fugtighed og temperatur. Afbøjningen kan altså opfattes som atmosfærens fingeraftryk på GPS-signalet.

»Signalets afbøjning på et givet sted i atmosfæren sladrer om, hvor tæt, fugtig og varm atmosfæren er i netop dette atmosfærelag. Idéen er så at måle afbøjningen hele vejen op gennem luftlagene, så man får et meget præcist billede af atmosfærens tilstand,« siger Kent Bækgaard Lauritsen.

Hidtil har man bla. kortlagt atmosfæren ved hjælp af vejrballoner, som man har sendt op gennem de mange atmosfærelag fra Jordens overflade. Undervejs har de så målt temperatur, tæthed og fugtighed.

»Vejrballonerne kan give et indblik i, hvordan atmosfæren er opbygget helt lokalt, og det vel at mærke kun over land. Fordelen ved den nye metode er, at satellitterne dækker hele kloden, så man kan tegne et globalt billede af atmosfæren,« siger Kent Bækgaard Lauritsen.

Drivhusgasser ændrer atmosfærens tilstand
En del af GPS-signalet går ikke lodret gennem atmosfæren, men smyger sig uden om Jorden, hvorefter det bevæger sig ud gennem atmosfæren på den anden side af Jorden. Her bliver det afbøjet af fugt og varme, hvorefter det samles op af en anden satellit, hvis præcise position, man kender. (Illu: EUMETSAT/GRASSAF)

Den nye metode har allerede givet forskerne banebrydende ny viden om atmosfæren og dens reaktion på den globale opvarmning.

Man har længe vidst, at atmosfæren bliver koldere op til et bestemt punkt i atmosfæren kaldet tropopausen, hvorefter temperaturen begynder at stige igen. Hvis klimaet ikke ændrede sig, ville tropopausen stort set ligge det samme sted, men resultater fra forskellige målinger, deriblandt GPS-metoden, viser, at troposfæren flytter sig en smule. Og det er et tegn på klimaændringer.

»På grund af den store detaljeringsgrad kan vi nu sige mere præcist, hvor højt oppe tropopausen er. Tropopausen flytter sig op og ned, afhængigt af hvor varmt det er i atmosfæren, og påvirkes dermed af den globale opvarmning fra drivhusgasserne. Så troposfærens højde er dermed et mål for, hvordan atmosfæren har det,« siger Kent Bækgaard Lauritsen.

Metoden giver ekstremt nøjagtige målinger

Forskerne har lavet teoretiske klimamodeller for, hvordan klimaet ændrer sig som følge af de stigende mængder kuldioxid i atmosfæren. Modellerne er guld værd til at kunne forudsige konsekvenserne af den globale opvarmning.

Men for at kunne have tillid til modellerne, skal man vide, at de beskriver virkeligheden korrekt. Det kræver et fuldt overblik over atmosfærens tilstand, og at man overalt har nogle præcise målinger for bla. dens tæthed, fugtighed og temperatur.

»Det er vigtigt at man forstår det fulde billede af atmosfæren. Den globale opvarmning skubber til klimaet på rigtigt mange måder. Ifølge modellerne skal det både medføre, at temperaturen ændrer sig nede ved overfladen, at tropopausen flytter sig og at vindforholdene ændrer sig, og alt dette har vi nu en enestående mulighed for at bidrage med viden om, takket være den nye GPS-metode,« siger Kent Bækgaard Lauritsen og slutter:

»Den nye metode giver os meget nøjagtige målinger. Det har vist sig, at metoden kan måle temperaturen op gennem atmosfæren inden for en nøjagtighed på én grad. Det er virkeligt imponerende,« siger han.

Metoden er blevet brugt af bl.a. CHAMP-satellitten, der dog døde i 2008, fordi satellitten brændte op i atmosfæren. Lige nu høstes der målinger af COSMIC-satellitterne, der har leveret data fra 2006, og som gør det i yderligere i et år. En kommende mission, som forskerne har store forventninger til, er COSMIC 2, som også fik en del omtale på konferencen.

Satellitter opsamler det afbøjede signal

Afbøjningen af GPS-signalerne bliver ikke målt på Jorden, men derimod af satellitter, der
kredser om Jorden i forskellige højder og baner, og hvis præcise position i
atmosfæren, man hele tiden kender.

Metoden udnytter altså, at en del af et GPS-signal ikke trænger lodret ned gennem
atmosfæren til Jordens overflade, men bevæger sig stort set parallelt med jordoverfladen, til det når om på den anden side af kloden. Her vil det suse gennem flere atmosfærelag på vej væk fraJorden inden det igen opsnappes af observationssatellitter med avancerede GPS-modtagere.

Sådanne satellitter vil registrere, hvor kraftigt signalet er blevet afbøjet og dermed få et mål for tæthed, temperatur og fugtighed. Ved at måle mens satellitten bevæger sig, kan man sammensætte et detaljeret billede af alle atmosfærens lag.

Oversigt over klimamissioner med brug af GPS 

Metop-A: kom op i 2006 og vil levere data til 2016.

Metop-B: op i 2012, og skal virke i syv år.
Metop-C: op i 2016 og skal virke i syv år.

Metop-missionen vil blive afløst af to satellitter med GPS-modtagere ombord.
  
USA (UCAR i Boulder) + Taiwan: 6 COSMIC satelliter med GPS-modtagere.
De blev opsendt i 2006, 5 af dem virker stadig, men strømforsyning på satelliterne
er nedadgående, så nok ikke flere data fra disse om 1-2 år.

COSMIC-2: Seks satelitter, der skal op i 2015/16, og yderligere syv op i 2017/18.
 
Derudover er der pt et par tyske satellitter, og en indisk, og der kommer snart en fransk, og en argentinsk. Og de har alle forskellige
instrumenter, inkl. GPS-modtagere til vores metode, som er udviklet i USA og Italien. 

GPS fordi...

Det kan være fordi GSP (m.fl.) giver mulighed for Limb målinger og dermed for at opdele atmosfæren i vertikale lag, i meget højere grad end Nadir-looking satellitter.
Men det kan selvfølgeligt også bare være fordi at ingen af de de mange klimaforskere har hørt om NOAA, eller ikke kan finde ud af at analyserer radar data - det tror jeg bare ikke er en sandsynlig mulighed.

Kan det skyldes....

at GPS signalerne afbøjes af kosmiske stråling (partikler)... der jo de seneste 10 år har været tiltagende, på grund af solens aftagende magnetiske aktivitet. Det behøver jo ikke være den stigende andel af klimagasser i atmosfæren der afbøjer PGS signalerne eller ?

Kan det skyldes....

at GPS signalerne afbøjes af kosmiske stråling (partikler)... der jo de seneste 10 år har været tiltagende, på grund af solens aftagende magnetiske aktivitet. Det behøver jo ikke være den stigende andel af klimagasser i atmosfæren der afbøjer PGS signalerne eller ?

Hvorfor nu GPS?

Det undre mig lidt at man nu vil til at bruge GPS når man har haft MSU og AMSU i mere end 30 år.

Det interessant ved disse målinger er, at de måler energiudstrålingen og derved giver et retvisende billede af opvarmning.

Jeg ved ikke om jeg skal uddybe aht. "skal kunne forstås af alle", men kort sagt så indeholder en liter vand meget mere varme end end en liter luft.

Kort fortalt så måler disse satelliter temperaturen(energien) helt fra jordoverfladen til stratosfæren, og har gjort det i mere end 30 år.

http://www.ssmi.com/msu/msu_data_description.html

(Der findes meget detaljerede oplysninger om disse sateliter og deres instrumenter, Google for flere oplysninger).

Er vi ude i at "genopfinde krudtet og den dybe tallerken"?

Seneste fra Teknologi

  • Robotdragt skal give pensionister superkræfter

    Soldater bærer tit rundt på op til 50 kilo på ryggen, mens ældre kan have svært ved selv at løfte dagligvarerne hjem. Forskere på Harvard University forsøger at løse sådanne problemer med en ny robotdragt.
  • Kvantehukommelse - en nål i en høstak

    KRONIK: I de seneste år har forskere arbejdet intenst med udviklingen af en såkaldt kvantecomputer, som kan udnytte nogle af kvantefysikkens mest mystiske egeskaber til at løse svære problemer hurtigt.
  • Dansk center forebygger udmattede vindmøllevinger

    I Lyngby ligger Nordens største testlaboratorium. Her kan vindmøllevinger gå til eksamen i holdbarhed, så materialet, de er lavet af, kan gøres bedre til at klare efterårsstormenes rusketure. Alle led fra den største konstruktion til det mindste molekyle studeres.
    Bringes i samarbejde med Det Strategiske Forskningsråd
Annonceinfo

Det læser andre lige nu

Annonceinfo

Annonceinfo

Abonner på vores nyhedsbrev

Når du tilmelder dig, deltager du i konkurrencen om lækre præmier.

Mest sete video

Annonceinfo

Seneste kommentarer

Seneste blogindlæg