| | Radar (Ραντάρ)
Ο όρος Radar (Ραντάρ) είναι η συντομογραφία που χρησιμοποιείται συνήθως για το RAdio Detection >b>And Ranging ή Ανίχνευση ραδιοκυμάτων και μέτρηση απόστασης. Ως σήμα μέτρησης, χρησιμοποιεί μικροκυματική ακτινοβολία με μήκη κύματος της τάξης των mm, cm και dm. Η τεχνική μετρά αποστάσεις (π.χ. περιοχές) μεταξύ του αισθητήρα και του στόχου.
Οι δύο βασικές τεχνικές ραντάρ που χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση παγετώνων είναι η υψομετρία με ραντάρ και το ραντάρ συνθετικού ανοίγματος ή Synthetic Aperture Radar (SAR). Και στις δύο τεχνικές, αποστέλλεται ένα σήμα ραντάρ από έναν αισθητήρα, το σήμα που επιστρέφει καταγράφεται και αναλύεται ο χρόνος διαδρομής του έως τη Γη και ξανά πίσω στον αισθητήρα. Επίσης, αναλύονται η ένταση του σήματος, καθώς και άλλες ιδιότητες του σήματος.
Η ποσότητα της μικροκυματικής ενέργειας που σκεδάζεται (δηλ. ανακλάται) πίσω στον αισθητήρα εξαρτάται από διάφορες ιδιότητες του χιονιού και του πάγου. Οι πιο σημαντικές ιδιότητες της επιφάνειας και του υλικού που επηρεάζουν την οπισθοσκέδαση των μικροκυμάτων είναι οι εξής:
- τραχύτητα επιφάνειας,
- υγρασία ή υγρότητα χιονιού και πάγου,
- δομή (σε βάθος) του χιονιού και του πάγου, π.χ. λιωμένος πάγος ή στρώματα πάγου στο χιόνι.
Λόγω αυτών των παραγόντων, το χιόνι και ο πάγος μπορεί να έχουν διαφορετική εμφάνιση στις εικόνες ραντάρ.
- Το υγρό χιόνι και ο πάγος απορροφούν μεγάλη ποσότητα μικροκυματικής ενέργειας και την ανακλούν μακριά από τον αισθητήρα. Και οι δύο διαδικασίες είναι εξίσου σημαντικές. Η πραγματική ποσότητα απορρόφησης και ανάκλασης εξαρτάται, μεταξύ άλλων, από το μήκος κύματος του ραντάρ, τη γωνία πρόσπτωσης (δηλ. τη γωνία ως προς την κατακόρυφο με την οποία προσπίπτει το σήμα ραντάρ στο έδαφος) και την ομαλότητα της επιφάνειας. Όταν η απορρόφηση και η ανάκλαση είναι μακριά από τον αισθητήρα, επιστρέφει μικρή ποσότητα ενέργειας στον αισθητήρα και η εικόνα ραντάρ είναι σκούρη.
- Το στεγνό χιόνι εμφανίζεται συνήθως φωτεινό επειδή τα μικροκύματα διεισδύουν στο συσσωρευμένο χιόνι όπου ανακλώνται από πολύ μικρούς κρυστάλλους και φακούς πάγου.
- Τα κύματα ραντάρ ταξιδεύουν μέσα στο κρύο, στεγνό χιόνι με αποτέλεσμα το χιόνι να είναι σχεδόν μη ορατό στον αισθητήρα ραντάρ. Η καταγεγραμμένη οπισθοσκέδαση πηγάζει συνήθως από το υλικό κάτω από το στεγνό χιόνι, π.χ. πάγος παγετώνα ή βραχώδες υπόβαθρο.
- Ο τραχύς και υγρός πάγος, π.χ. ζώνες ρωγμών ή τραχύ, υγρό χιόνι, σκεδάζει μεγάλη ποσότητα μικροκυματικής ενέργειας πίσω στον αισθητήρα και, συνεπώς, εμφανίζεται συνήθως φωτεινός στην εικόνα ραντάρ.
Τμήμα παγετώνα από εικόνα Envisat Advanced SAR (ASAR) (Προηγμένο Ραντάρ Συνθετικού Ανοίγματος) στις 13 Ιουνίου 2006, κοντά στο Kronebreen, Svalbard
Αυτό το τμήμα της εικόνας Envisat ASAR ελήφθη το χειμώνα (29 Φεβρουαρίου 2008) πάνω από το Kronebreen, Svalbard
|  | Kronebreen, Svalbard, στις 24 Νοεμβρίου 2006, παρουσιάζει ένα μέτωπο με πολλές ρωγμές που έχει αποκολληθεί | |
Το κύριο πλεονέκτημα των τεχνικών ραντάρ σε σύγκριση με τις οπτικές τεχνικές είναι η δυνατότητα λειτουργίας τη νύχτα, καθώς και σε περίπτωση νέφωσης. Αυτές οι δύο ιδιότητες των ραντάρ είναι ιδιαίτερα σημαντικές σε περιοχές με συχνές νεφώσεις, όπως συμβαίνει σε πολλές περιοχές με παγετώνες, και σε πολικές περιοχές οι οποίες για μεγάλες περιόδους κατά τη διάρκεια του έτους είναι απόλυτα σκοτεινές λόγω απουσίας του ήλιου (πολικές νύχτες).
Εικόνα ραντάρ Envisat ASAR του Kronebreen στις 13 Ιουνίου 2008
MODIS εικόνας που έχουν ληφθεί την ίδια ημέρα και την ίδια ώρα και δείχνει την ίδια περιοχή κρυμμένη από τα σύννεφα
Εικόνα ραντάρ Envisat ASAR του Kronebreen στις 26 Φεβρουαρίου 2008
Εικόνα MODIS της ίδιας ημερομηνίας που ελήφθη περίπου την ίδια ώρα και παρουσιάζει την ίδια περιοχή να φωτίζεται από τον ήλιο υπό πολύ χαμηλή γωνία
Στις παρακάτω συγκρίσεις παρουσιάζεται μια οπτική εικόνα και μια εικόνα ραντάρ της ίδιας περιοχής με μεγαλύτερη λεπτομέρεια.
Οπτική δορυφορική εικόνα πραγματικών χρωμάτων του Brøggerhalvøya, Svalbard, στη Νορβηγία
Εικόνα Envisat ASAR της ίδιας περιοχής με την προηγούμενη εικόνα. Η λήψη της εικόνας έγινε στις 13 Ιουνίου 2008.
Στην εικόνα που ελήφθη από το όργανο ASAR στο δορυφόρο Envisat τα κατώτερα τμήματα του παγετώνα φαίνονται σκούρα λόγω της τήξης του πάγου και του χιονιού που κάνει την επιφάνεια υγρή. Το ανώτερα τμήματα των παγετώνων δεν φαίνεται να έχουν επηρεαστεί ακόμη από την τήξη του πάγου και, συνεπώς, τα μικροκύματα μπορούν να διεισδύσουν στο συσσωρευμένο χιόνι όπου σκεδάζονται πίσω στον αισθητήρα (η λεγόμενη σκέδαση όγκου). Εδώ, η σκέδαση όγκου γίνεται εντός πολλών στρωμάτων πάγου, φακών πάγου και κρυστάλλων κοκκιόπαγου στο χιόνι και στον κοκκιόπαγο που έχουν συσσωρευτεί. Η σκέδαση όγκου λαμβάνει χώρα μέσα σε ένα υλικό. Συνεπώς, το σήμα πρέπει να διεισδύσει στο υλικό όπου συνήθως αναπηδά και ανακλάται από διαφορετικά στοιχεία εντός του υλικού.
Οπτική εικόνα ASTER που ελήφθη στις 12 Ιουλίου 2002 πάνω από το Kronebreen, Svalbard
Εικόνα ραντάρ ALOS PALSAR της ίδιας περιοχής στις 24 Δεκεμβρίου 2006
Ακόμη και αν η παραπάνω εικόνα PALSAR είχε ληφθεί το χειμώνα όταν η περιοχή ήταν πλήρως καλυμμένη με κρύο χιόνι, θα μπορούσε κανείς να δει καθαρά μεγάλες μεταβολές στο βαθμό οπισθοσκέδασης των μικροκυμάτων (δηλ. πλάτος). Οι φωτεινές περιοχές οφείλονται σε ιδιαίτερα τραχιές επιφάνειες – εδώ ρωγμές. Το χειμώνα, είναι καλυμμένες με χιόνι και, συνεπώς, είναι σχεδόν μη ορατές στο ανθρώπινο μάτι. Ωστόσο, τα μικροκυματικά σήματα μπορούν να διεισδύσουν στο κρύο και στεγνό συσσωρευμένο χιόνι και να φτάσουν έως τις ρωγμές όπου και σκεδάζονται προς τα πίσω.
| |
