Syftet är klart

Den nya ESA-satellitens syfte är glasklart: den ska avgöra om världens ismassor smälter eller inte som en följd av klimatförändringar. Det verkar inte finnas några tvivel om att atmosfären blir varmare, men det är ändå mycket svårt att förutse hur värmningen kommer att påverka polarisen. Eftersom isen spelar en betydande roll i att reglera klimatet, är det viktigt att mäta om istäcket förändras, såväl på land som på haven.

Satelliten ska mäta isarnas tjocklek mycket noggrant under tre år. På detta sätt siktar CryoSat på att lägga fram bevis för om polarisen minskar eller inte. Satelliten ska också öka vår förståelse för samspelet mellan isen och det globala klimatet.

CryoSat kommer att undersöka två slags is: havsis och istäcken och glaciärer som ligger på land.

Under vintersäsongen täcker havsisen vanligtvis upp till 15 miljoner kvadratkilometer av Norra ishavet och upp till 19 miljoner kvadratkilometer av havet runt Antarktis. Havsisens årstidscykler är en av de mest dynamiska beståndsdelarna i jordens klimatsystem.

Till skillnad från isberg, som är stora isbitar som brutits loss från glaciärkanter eller isshelfer, består havsisen av fruset havsvatten. Isen innehåller lite salt eftersom det mesta stöts bort när vattnet fryser. Norr om 75 breddgraden täcker isen mer eller mindre permanent Norra ishavet. Istäcket är uppbyggt av så kallad packis, som rör sig med hjälp av vinden, tidvattnet och havsströmmarna.

Regionala ismodeller har framgångsrikt utvecklats under de senaste årtiondena. Men med tanke på vilken effekt havsisen har på klimatet är det nödvändigt att skaffa fram mer uttömmande data om isens tjocklek för att förbättra modellerna.

CryoSat kommer också att ta fram nya data om hur havsisen runt Arktis och Antarktis fluktuerar för att ytterligare öka vår förståelse för havsisens klimateffekter och för att säkerställa om istäcket på haven minskar.

Det senaste århundradet höjde sig havsnivån med 18 centimeter. Nu finns en oro för vad det varmare klimatet kommer att medföra för havsnivåerna under det kommande århundradet.

En självklar källa till detta extra vatten är smältande is från glaciärer och istäcken som ligger på land. Istäckena över Antarktis och Grönland är uppemot fyra kilometer tjocka. Dessa stora ismassor har en potential att öka världshavens vattennivå signifikant.

Men observationer från ERS-satelliterna tyder på att de stora centrala isplatåerna på Antarktis och Grönland är relativt stabila. Men trots det finns det också indikationer på att det sker förändringar vid isens kanter, och dessa förändringar måste kvantifieras. Det finns också, till exempel i Norge, mindre glaciärer som spelar en stor roll i lokal hydrologi, vattennivåer och det regionala klimatet. Många forskningsresultat tyder dock på att majoriteten av världens glaciärer håller på att minska.

Utmaningarna för CryoSat kommer att falla inom huvudsakligen två ramar. För det första ska satelliten mäta den flytande havsisens tjocklek för att upptäcka årstidsvariationer. för det andra ska CryoSat övervaka istäckena tillräckligt noggrant för att kunna upptäcka mycket små förändringar.

För att klara av utmaningarna bär CryoSat med sig en noggrann radaraltimeter, SIRAL (SAR Interferometric Radar Altimeter). Flera andra radaraltimetrar har tidigare flugit i rymden. De fungerar genom att skicka ut en kort radarpuls och sedan mäta tiden det tar för signalen att studsa tillbaka från jorden. SIRAL är ett avancerat radarinstrument som har en högre upplösning och bättre observationspotential. De traditionella radarinstrumenten skicka ut sina pulser med så stora intervaller att ekona är okorrelerade – många okorrelerade ekon kan kombineras för att minsak bruset. Men CryoSats radaraltimeter skickar ut en hel svärm med pulser med mycket korta intervaller, vilket medför att ekona korrelerar med varandra när de återvänder.

För att uppnå en upplösning på centimetern när måst satellitens position vara noggrant bestämd. Därför är CryoSat utrustad med två hjälpmedel för att avgöra satellitens läge. Det ena är DORIS (Doppler Orbit and Radio Positioning Integration by Satellite) som upptäcker och mäter Dopplerskift på signaler från ett nätverk av radiofyrar runt om i världen. Det andra hjälpmedlet är en liten laserspegel under satelliten som gör det möjligt för laserspårningsstationer att mäta satellitens position oberoende av radiofyrarna.