Die in den Jahren 2021 und 2023 gestartete russische Satellitenkonstellation Arktika-M übermittelte die ersten Bilder der Arktisregion und der umliegenden Gebiete aus dem Weltraum. Am 30. Juni 2011 überflog der NASA-Satellit Terra mehrmals die Arktis. ICESat-2 ist die zweite Raumsonde, die die Eisdecke der Erde untersucht. Der amerikanisch-indische Satellit NISAR wird ab 2024 mit der Überwachung von Veränderungen in den gefrorenen Regionen der Erde beginnen.
Am 15 Januar 2024 empfing die hydrometeorologische Raumsonde „Arktika-M“ Nr. 2 während Flugtests die ersten Bilder der Arktisregion und angrenzender Gebiete und übermittelte sie an die Erde. Der Satellit befindet sich in einer operativen hochelliptischen Molniya-Umlaufbahn mit einer äquatorialen Neigung von 63,3 Grad, einer Apogäumshöhe von etwa 38.900 km und einer Perigäumshöhe von etwa 1.400 km. Alle Servicesysteme funktionieren normal.
Der erste Satellit des stark elliptischen hydrometeorologischen Weltraumsystems „Arktika-M“ wurde im Februar 2021 in die Zielumlaufbahn gebracht und erfüllt seine Aufgaben in vollem Umfang. Zwei Arktika-M-Raumschiffe werden sich abwechselnd in Arbeitsabschnitten der Umlaufbahnen ersetzen und rund um die Uhr eine kontinuierliche Sicht auf das nördliche Territorium Russlands und die Arktisregion gewährleisten, heliogeophysikalische Informationen erhalten und Informationen von bodengestützten Plattformen zum Sammeln weiterleiten Meteorologische Daten und Übermittlung von Signalen an Rettungsdienste über den Standort in Seenot geratener Schiffe und Flugzeuge im Interesse des internationalen Such- und Rettungssystems COSPAS-SARSAT.
Arktika-M ist eine geplante Konstellation von vier hydrometeorologischen Satelliten (bis 2023 sollten nur zwei Satelliten Teil der Konstellation sein), die auf der Navigator-Plattform und der Ausrüstung der Electro-L-Satellitenserie basiert, die darauf ausgelegt ist operieren in einer stark elliptischen Umlaufbahn vom Typ Molniya“ (für das Arktika-M-Gerät Nr. 1 beträgt die Entfernung am Apozentrum 39425 km, an der Periapsis – 1036).
Eine solche Umlaufbahn ermöglicht es ihnen, die nördlichen (subpolaren) Gebiete der Russischen Föderation und der Arktis kontinuierlich zu vermessen, was mit den vorhandenen geostationären Satelliten der Elektro-L-Serie allein nicht möglich ist. In den Jahren 2021 und 2023 wurden zwei Arktika-M-Satelliten vom Kosmodrom Baikonur aus gestartet. Bis 2031 ist der Start von vier weiteren hydrometeorologischen Satelliten dieses Typs geplant.
Der NISAR-Satellit zwischen den USA und Indien wird bald auch damit beginnen, im Detail zu untersuchen, wie sich Eisschilde, Gletscher und Meereis verändern, wenn der Klimawandel die Luft und die Ozeane erwärmt. NISAR, ein demnächst startender Radarsatellit der NASA und der Indian Space Research Organization (ISRO), wird einige der wichtigsten Vitalfunktionen der Erde messen, vom Zustand von Feuchtgebieten über Bodenverformungen aufgrund von Vulkanen bis hin zur Dynamik von Land und Meer Eis.
Diese neueste Gelegenheit wird Forschern helfen zu verstehen, wie kleinräumige Prozesse monumentale Veränderungen in den Eisschilden der Antarktis und Grönlands sowie in Gebirgsgletschern und Meereis auf der ganzen Welt verursachen können. NISAR, kurz für NASA-ISRO Synthetic Aperture Radar, wird das bislang umfassendste Bild der Bewegung und Verformung gefrorener Oberflächen in den eis- und schneebedeckten Umgebungen der Erde liefern, die zusammen als Kryosphäre bezeichnet werden.
„Auf unserem Planeten ist der Thermostat auf Maximum eingestellt und das Eis der Erde reagiert, indem es sich schneller bewegt und schneller schmilzt“, sagte Alex Gardner, Glaziologe am Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien. „Wir müssen besser verstehen, was vor sich geht, und NISAR wird die Messungen dafür liefern.“ Die orbitale Ausrichtung von NISAR ermöglicht es ihm, Daten aus den Tiefen der Antarktis, nahe dem Südpol, zu sammeln – im Gegensatz zu anderen großen Radarsatelliten, die die Arktis weiter abdecken.
NISAR soll 2024 von ISRO aus Südindien gestartet werden, um fast alle Land- und Eisoberflächen des Planeten zweimal alle 12 Tage zu überwachen. Ein einzigartiger Blick auf die Kryosphäre der Erde vom Satelliten aus wird durch den kombinierten Einsatz von zwei Radargeräten erhalten: einem L-Band-System mit einer Wellenlänge von 10 Zoll (25 cm) und einem S-Band-System mit einer Wellenlänge von 4 Zoll (10). cm). Mit dem L-Band können Sie durch den Schnee sehen und so Wissenschaftlern helfen, die Bewegung des darunter liegenden Eises besser zu verfolgen, während das S-Band empfindlicher auf die Feuchtigkeit im Schnee reagiert, die darauf hinweist, dass er schmilzt. Beide Signale durchdringen Wolken und Dunkelheit und ermöglichen Beobachtungen in den monatelangen Polarwinternächten.
Am 30 Juni 2011 überflog der NASA-Satellit Terra zum ersten Mal die Arktis. Durch die Anordnung der Bilder war es möglich, ein vollständiges Bild der Sommerarktis zu erhalten. In diesem Mosaik erscheint die polare Eiskappe blau und weiß, während das den Boden bedeckende Eis strahlend weiß erscheint. Am 26. August 2012 war die Meereismasse in der Arktis auf dem niedrigsten Stand seit 30 Jahren. Die auf Basis von NASA-Satellitendaten erstellte Abbildung zeigt, wie viel Eis es an diesem Tag in Artik gab. Und die Linie in der Abbildung zeigt das durchschnittliche Eisvolumen während der Sommermonate, das von Wissenschaftlern seit 1979 aufgezeichnet wurde, als die Satellitenüberwachung der Eisbedingungen in der Arktis begann.
Im Jahr 2018 schickte die NASA einen neuen Satelliten, ICESat-2, ins All, der das Abschmelzen der Gletscher in Grönland und der Antarktis überwachte. ICESat-2 ist das zweite Raumschiff seiner Art, das die Eisdecke der Erde untersucht. Der Vorgänger wurde 2003 gestartet, aufgrund technischer Probleme wurden die Beobachtungen jedoch nur wenige Monate im Jahr durchgeführt. Der neue Laser war in der Lage, Eisplatten so dick wie eine Bleistiftmine aufzuspüren. Solche detaillierten Daten werden dazu beitragen, Veränderungen des Meeresspiegels besser vorherzusagen, die Geschwindigkeit des Gletscherschmelzens und die Auswirkungen dieser Prozesse auf die Umwelt abzuschätzen. Dieser Laser wiegt fast eine halbe Tonne. Es wurde zu dieser Zeit eines der größten Fahrzeuge der NASA.
Darüber hinaus werden auch Beobachtungen von der ISS aus durchgeführt, beispielsweise das Ekon-M-Experiment (Fotografie der Erde zur Beurteilung der Umweltsituation).
Am Grund dieser Meerenge wurden viele Tiefseebojen installiert, die kontinuierlich die Eigenschaften des darüber schwimmenden oder sich darüber befindenden Eises überwachen, einschließlich seiner Dicke, Struktur, Bewegungsgeschwindigkeit und anderer Eigenschaften. Sumata und seine Kollegen erhielten Daten, die zwischen 1990 und 2019 von Dutzenden ähnlicher Beobachtungsinstrumente gesammelt wurden, während sie den Zustand des Eises in der Framstraße beobachteten.
Die Analyse dieser Informationen durch Wissenschaftler ergab, dass sich die Struktur des mehrjährigen arktischen Eises im Jahr 2007 dramatisch verändert hat. Zuvor wurde der Arktische Ozean von deformiertem Eis mit einer Dicke von 3 bis 4 m dominiert, und danach begann Eis mit einer Dicke von etwa 1 bis 1,5 m vorherrschend zu sein. Ebenso änderte sich die durchschnittliche Lebensdauer des Eises stark – sie sank von 4,3 Jahren auf 2,7 Jahre.
Ursache des beobachteten Phänomens war die ungewöhnliche „Hitze“ in der Arktis in den Sommern 2005 und 2007. Dadurch schmolz das Eis vor der Küste Sibiriens und Alaskas und öffnete den Weg für warmes Wasser in den Arktischen Ozean. Dadurch wurde das mehrjährige Eis dünner und seine Lebensdauer verkürzt.
Auch die Eisschilde der Antarktis sind von besonderem Interesse – sie enthalten das größte Reservoir an gefrorenem Süßwasser auf dem Planeten und die Geschwindigkeit, mit der sie Eis verlieren können, stellt die größte Unsicherheit bei Prognosen zum Anstieg des Meeresspiegels dar. Die Ausweitung der NISAR-Abdeckung wird für die Untersuchung der Bewegung des Eises, das vom Hochland der Zentralantarktis ins Meer fließt, von entscheidender Bedeutung sein.
Die Messungen werden es den Wissenschaftlern auch ermöglichen, genauer zu untersuchen, was dort passiert, wo Eis und Ozean aufeinandertreffen. Wenn beispielsweise Teile einer Eisdecke an Land unterhalb des Meeresspiegels liegen, kann Salzwasser unter das Eis sickern und das Schmelzen und die Instabilität verstärken. Sowohl in der Antarktis als auch in Grönland gibt es auch Schelfeise – Eismassen, die sich vom Land erstrecken und im Ozean schwimmen – die dünner werden und zusammenbrechen, wenn Eisberge kalben. Schelfeise verhindern, dass Gletschereis vom Land ins Meer rutscht. Wenn sie schrumpfen, können Gletscher schneller fließen und kalben.
Das Meereis in der Arktis nimmt seit Jahrzehnten ab und steigende Wasser- und Lufttemperaturen führen zu einem verstärkten Schmelzen. Da ein größerer Teil seiner Oberfläche dem Sonnenlicht ausgesetzt ist, empfängt und speichert der Arktische Ozean im Sommer mehr Wärme und braucht länger zum Abkühlen. Das bedeutet weniger Eisbildung im Winter und ein schnelleres Schmelzen im folgenden Sommer, sagt Ben Holt, Meereiswissenschaftler am Jet Propulsion Laboratory.