Hør seniorforsker, Louise Sandberg Sørensen, fortælle om hvad GRACE missionen går ud på, samt hvordan og hvorfor vi undersøger isen fra rummet.
Grønlands indlandsis ”vejes” af satellitter
Når man holder øje med Grønlands indlandsis, sker det blandt andet fra satellitter. En central mission hedder GRACE, som står for Gravity Recovery and Climate Experiment. Den første mission bestod af to satellitter, der blev opsendt i 2002, og den varede til 2017. Den blev i 2018 efterfulgt af GRACE-FO, som står for GRACE Follow On.
Data fra GRACE missionerne viser, at den grønlandske indlandsis har mistet omkring 4200 Gt (Gigaton) is fra april 2002 til august 2019. Og dette tab har bidraget til globale havstigninger på godt 1 cm.
GRACE måler ændringer i Jordens tyngdefelt, som direkte kan omsættes til ændringer i masse som for eksempel, når Grønlands Indlandsis smelter og bliver mindre. Ud over Grønlands indlandsis overvåger GRACE også grundvand, mængden af vand i store søer og floder og forandringer i Jordens indre. Endelig holder GRACE også øje med masseændringer i jordskorpen som følge af jordskælv.
GRACE og GRACE-FO missionerne er et partnerskab mellem NASA og det tyske center for geovidenskab, GFZ.
NASAs GRACE mission måler bevægelsen af vand og is på Jorden. (Illustration: NASA).
Sådan måler GRACE satellitterne forandringer i indlandsisen
GRACE satellitterne måler Jordens tyngdefelt og baseret på missionens data laves der en model af Jordens tyngdefelt hver måned. Tyngdekraften er nemlig ikke den samme alle steder på kloden. Områder med høje bjerge eller områder, der er dækket af en stor iskappe, har generelt en stor tyngdekraft. Det skyldes, at alle masser trækker hinanden, som beskrevet i Newtons love. GRACE missionen består af to satellitter, der flyver efter hinanden med omkring 220 km i mellem sig. Når de bevæger sig henover for eksempel et bjerg, vil bjerget trække forskelligt i de to satellitter, og afstanden mellem dem vil ændre sig.
Når man måler denne ændring, kan den omregnes til et mål for, hvor kraftig tyngdekraften er et givet sted på Jorden. I Grønland ændrer indlandsisens tyngde sig i takt med, at der falder nedbør eller smelter is, og ud fra disse data kan man bestemme de masseændringer på Jordens overflade, der skaber de målte tyngdeændringer.
GRACE satellitterne er anderledes end de fleste andre
GRACE og GRACE-FO adskiller sig fra de fleste jordobservations-satellitter. Den typiske jordobservationssatellit måler nemlig på stråler og lys inden for det elektromagnetiske spektrum via såkaldte spektrometre. Men GRACE-satellitterne fungerer i stedet som et sammensat system, ”der måler på sig selv”. Det vil sige, de måler på de ændringer, der sker i afstanden mellem dem, som følge af de omgivende massers vekslende træk i dem, mens de kredser om Jorden.
Måler med ekstrem nøjagtighed
Der sker med ekstrem stor nøjagtighed, når GRACE FO satellitterne måler forskellen i deres indbyrdes afstand. Det er denne afstand, der skal omregnes til et mål for masseændringer på Jorden. Målingerne foregår ved at kombinere data fra forskellig typer udstyr. De to satellitter sender hele tiden et mikrobølgesignal til hinanden, og data om hvornår et signal er sendt og modtaget, bruges til at beregne afstanden mellem satellitterne. Men der skal mere til for at opnå den ønskede præcision.
Satellitterne har også hver deres GPS system, som sikrer, at man hele tiden kender den nøjagtige position af satellitterne. Samtidig bliver satellitternes position målt via lasersignaler, der skydes op fra Jorden og reflekteres tilbage igen fra satellitterne til Jorden. Og desuden har satellitterne hver sit stjernekamera, som er et særligt præcist navigationsudstyr, der er udviklet på DTU Space. Stjernekameraet bestemmer hele tiden satellittens nøjagtige orientering ved at spore deres relative position i forhold til stjernerne.
Summen af disse mange data gør, at man kan bestemme afstanden mellem satellitterne med ekstrem nøjagtighed, som kan opdage forskelle i afstand helt til 1/10.000 af tykkelsen på et menneske-hår. Det gør igen, at man kan vurdere masseændringerne af for eksempel Grønlands indlandsis meget præcist. Og det har igen betydning for de vurderinger, man kan lave af stigninger i havniveauet.
Videoerne viser tabet af is i henholdsvis Grønland og Antarktis siden 2002. (Video: NASA/JPL/PO.DAAC).
