Wissenschaftler verfolgen die Geschwindigkeit starker interner Wellen

Wissenschaftler verfolgen die Geschwindigkeit starker interner Wellen
Anonim

von der University of Miami

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Zum ersten Mal haben Forscher die Geschwindigkeit einer Welle, die sich 80 Meter unter der Meeresoberfläche befindet, direkt von einem einzigen Satellitenbild aus gemessen. Die neue Technik, die von Forschern der Rosenstiel School of Marine and Atmospheric Science der University of Miami (UM) entwickelt wurde, ist ein wesentlicher Fortschritt bei der Erforschung dieser wolkenkratzerhohen inneren Wellen, die die Meeresoberfläche selten durchbrechen.

"Dies ist das erste Mal, dass interne Wellengeschwindigkeiten aus Daten berechnet werden konnten, die während einer einzelnen Überführung eines Satelliten erfasst wurden", sagte Roland Romeiser, Professor für Ozeanwissenschaften an der UM Rosenstiel School. "Dies ermöglicht es uns, genauere Informationen von einem Satelliten zu erhalten, als wir es in der Vergangenheit konnten."

Mithilfe eines einzelnen Satellitenbilds, das im UM-Zentrum für südöstliche tropische Fernerkundung (CSTARS) aufgenommen wurde, konnte das Forscherteam feststellen, dass sich eine etwa 60 Meter hohe interne Welle mit einer Geschwindigkeit von 1, 4 Metern pro Sekunde (drei Meilen pro Stunde) bewegte. in der Nähe von Dongsha Island im Südchinesischen Meer. Die Region gilt als eine der stärksten Binnenwellen der Erde.

"Dies ist ein bedeutender Durchbruch bei der Bestimmung der Geschwindigkeit einer Welle unter der Oberfläche mit einem einzigen Bild", sagte Hans Graber, Professor für Meereswissenschaften an der UM Rosenstiel School und Direktor von CSTARS. "Diese Technologie bietet neue Möglichkeiten, um die Geschwindigkeit von Meeresströmungen oder Objekten zu verfolgen, die sich auf oder unter der Meeresoberfläche bewegen."

Radarsatelliten können die von internen Wellen erzeugten Oberflächenwelligkeiten erkennen und die gesammelten Daten ermöglichen es Forschern, die Geschwindigkeit von internen Wellen zu berechnen, die sich unter der Oberfläche ausbreiten. Vor der Entwicklung dieser neuen Technologie mussten die Forscher mehrere Bilder vergleichen, die während mehrerer Satellitenüberführungen aufgenommen wurden, um die internen Wellengeschwindigkeiten abzuschätzen. Das am deutschen Satelliten TerraSAR-X angebrachte Radar misst erstmals Geschwindigkeiten direkt während einer einzelnen Überführung, jedoch mit erheblichem Rauschen. Romeiser und Graber entwickelten eine neue Methode zur Verarbeitung der Daten, die die internen Wellenmuster verbessert, um die Geschwindigkeiten mit beispielloser Genauigkeit zu extrahieren. CSTARS ist neben dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) der einzige Ort, der solche Bilder verarbeiten kann.

Interne Wellen transportieren riesige Mengen an Wärme, Salz und nährstoffreichem Wasser über den Ozean, was für die Fischerei, die industrielle Fischerei und das globale Klima wichtig ist. Darüber hinaus sind sie wichtig, um den sicheren Betrieb auf und unter Wasser zu überwachen.

Graber war Teil eines internationalen Forschungsteams, das sieben Jahre lang die Bewegungen interner Wellen verfolgte, um zu verstehen, wie sich diese Wellen unter Wasser entwickeln, bewegen und zerstreuen. Das Team entdeckte, dass durch die internen Gezeiten, die auch unter der Meeresoberfläche auftreten, täglich interne Wellen erzeugt werden, die größer werden, wenn das Wasser nach Westen durch die Luzonstraße in das Südchinesische Meer gedrückt wird. Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature vom 7. Mai veröffentlicht.

Ein von Romeiser geführtes Forscherteam hat als erstes Unternehmen die Strömungen von einer Space-Shuttle-Plattform zwischen Inseln vor der niederländischen Küste genau gemessen und als erstes mit dem Radar des Satelliten TerraSAR-X Strommessungen durchgeführt.

Die Studie mit dem Titel "Fortgeschrittene Fernerkundung interner Wellen durch InSAR auf der Spur im All - Eine Demonstration mit TerraSAR-X" erscheint im Dezember 2015 in der Zeitschrift Transactions on Geoscience and Remote Sensing , einer Veröffentlichung des Institute of Electronic und Elektroingenieure (IEEE). Die Autoren der Studie sind Roland Romeiser und Hans Graber von der UM Rosenstiel School. Die Arbeit wurde durch Stipendien des US Office of Naval Research unterstützt.