Monitorování mořského ledu pomocí dálkového průzkumu Země

Během roku je fenomén mořského ledu vysoce proměnlivý. Na severní polokouli se minimální rozsah vyskytuje v září, naopak v březnu je jeho rozloha nejvyšší. Jižní polokoule pak zaznamenává trend opačný, tedy únor je měsícem s nejmenším pokryvem a naopak maxima jsou naměřena v září. Satelitnímu monitoringu mořského ledu nejprve předcházela sledování z lodí a měření pobřežních stanic, která mají historii delší než 100 let. Pravidelné pozorování letadly a satelity pak probíhá od skončení druhé světové války.

Obr.: Maximální a minimální rozsah ledové pokrývky
Zdroj: NATIONAL SNOW & ICE DATA CENTER

Zprvu snímky obsahovaly informace pouze o spektru viditelného a infračerveného záření, které jsou nejvíce náchylné na změny počasí, a proto získaná data nebyla mnohdy kvalitní. Postupným vývojem se přistoupilo k využívání mikrovlnného záření, které již dokáže proniknout i oblačností. První snímače tohoto typu nesly ruské satelity Cosmos 243 a 384, které byly vypuštěny v letech 1968 a 1970. Velký rozmach dálkového pozorování mořského ledu přišlo hned v 70. letech, kdy USA vyvinulo dokonalejší radiometr SMMR (Scanning Multichannel Microwave Radiometer), V této době však stále přístroje disponovaly nízkým rozlišením (asi 30 km), a proto se pokračovalo v dalších inovacích. Brzy se přistoupilo k aktivním radarovým systémům, které již samy vysílají k povrchu signál, jež následně různě pozměněný přijímají. V Evropě se rozběhl hlavní program dálkového snímání v roce 1991, kdy byly  na oběžnou dráhu vyneseny satelity ERS-1 a ERS-2. Ty nakonec fungovaly více jak 10 let, během kterých poskytly obrovské množství materiálu z celého světa. V roce 1996 se k programu ERS přidává kanadský RADARSAT, který své působiště zaujmul v polárních oblastech severní polokoule.

Obr.: Povrchová teplota v Jamesově zálivě, snímek z MODIS
Zdroj: NATIONAL SNOW & ICE DATA CENTER

A jak snímání mořského ledu vůbec funguje? Možností existuje mnoho. Měří se buďto odražené záření od zemského povrchu (jak pasivní = sluneční, tak i aktivní = vyzářené přímo radarem) nebo tepelné záření, které sám povrch vyzařuje. Různé družice získávají potřebné hodnoty odlišně. S infračerveným zářením pracuje především NASA (Národní úřad pro letectví a kosmonautiku) a NOAA (Národní úřad pro oceán a atmosféru). Senzory, využívající infračervené záření, snímají teplotu vyzářenou přímo z povrchu. Ledové plochy se obecně vyznačují výrazně nižší teplotou (od -4 do 40 °C) oproti okolí. Problém však nastává při rozlišování unášených ledových ker od souvislého ledu. Při mikrovlnném záření se naopak spoléhá na rozdílnost krystalických struktur ledového či kapalného povrchu oceánu. Aktivní vyzařování mikrovlnného záření radary je považováno za nejúčinnější metodu monitoringu. Dnes se používají systémy Imaging radar, Non-Imaging radar a Altimeter. Za nejlepší snímač byl vyhlášen SAR (Synthetic Aperture Radar), který poskytuje snímky s vysokým rozlišením, jenž umožňuje detekci i velmi malých puklin v ledu.

Obr.: Pine Island na snímcích družice Sentinel-1
Zdroj: EARTH OBSERVATIONS

Autor: SG