Styr på verdens sande vandstand

Den europæiske satellit GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) har leveret sit første globale kort over Jordens tyngdekraftsforhold. Dermed er man godt på vej til at løse en af klimaforskningens store udfordringer. Nemlig at fastslå, hvor meget vandet i havene faktisk stiger år for år.

Da alle verdens store have er indbyrdes forbundne, kunne man måske tro, at man bare kunne følge ændringerne i vandstanden et enkelt sted og dermed have styr på det globale billede. Det er imidlertid slet ikke tilfældet. Rent bortset fra bølger og tidevand betyder forskelle i saltholdigheden og variationer i Jordens tyngdefelt, at begrebet vandret er meget relativt. Der, hvor tyngdekraften er stærkere, samler der sig mere vand, og der, hvor den er svagere, bliver der ”dale” i havets overflade. Det skaber problemer, for eksempel når man vil vide, hvor meget vandstanden i oceanerne stiger som følge af klimaændringer.

For at tage et eksempel er den gennemsnitlige vandstand i Skagerrak 40 centimeter lavere end vandstanden i den Botniske Bugt. Andre steder i verden kan der være adskillige meters forskel på den normale vandstand i to områder af havet.

Med andre ord er man nødt til at have styr på, hvad der er den naturlige, gennemsnitlige vandstand på enhver lokalitet, når man interesserer sig for klimabestemte stigninger i vandstanden. Disse stigninger er på få centimeter og kan derfor meget let ”drukne” i de naturlige forskelle.

Data fra GOCE, som blev sendt op i september 2009, er nu for første gang brugt til at skabe en såkaldt geoide. Hvis man forestiller sig, at Jorden var fuldstændigt dækket af hav, og der ikke forekom hverken tidevand eller havstrømme, ville vandstanden være lig med geoiden. Forskellene i geoidens højde skyldes forskelle i Jordens tyngdefelt.

”GOCE leverer det, der var lovet, nemlig en meget stor opløsning (og dermed nøjagtighed). Vi har allerede konstateret store forbedringer i geoiden, og tyngdekraftmodellen vil blive yderligere forbedret, efterhånden som der kommer flere data,” siger Rune Floberghagen, der er ESA’s projektleder for missionen.

Den nye geoide blev præsenteret i sidste uge på ESA’s symposium Living Planet, der blev afholdt i Rune Floberghagens hjemland, Norge.

For at opnå den høje detaljeringsgrad måtte teknikerne løse en meget stor udfordring. Detaljerede målinger af tyngdekraftforholdene kræver, at satellitten kredser væsentligt tættere på Jordens overflade, end det er normalt. I gennemsnit er afstanden mellem GOCE og overfladen blot 254,9 kilometer, mens de fleste satellitter, der observerer Jorden, befinder sig mellem 500 og 800 kilometer ude. Derfor møder GOCE langt større modstand fra Jordens atmosfære, hvilket igen betyder, at fartøjet skal bruge mere motorkraft for at undgå at tabe højde. Problemet er løst med en såkaldt ion-motor, som hele tiden reguleres, så den udligner den aktuelle modstand fra atmosfæren.

På denne måde befinder GOCE sig konstant i en ”flydende” tilstand, hvor man er sikker på, at instrumenterne faktisk måler variationer i Jordens tyngdeforhold og ikke variationer i forholdene i satellittens nærmiljø.

Ud over selve vandstanden er det interessant, hvordan klimaændringerne vil påvirke havstrømme og is-forhold. Også det kan GOCE's data bruges til at undersøge.