تکه ای یخ را به طول 1000 مایل، عرض 400 مایل و ضخامت 2 مایل در مرکز تصور کنید. این صفحه یخی گرینلند است. اما آن قطعه یخی به اندازه جزیره در حال ذوب شدن است، بنابراین محققان ناسا این هفته به قطب شمال پرواز می کنند تا درباره ماهیت این تغییرات بیشتر بدانند.
محققان به رهبری ویلیام کرابیل از تأسیسات پرواز والوپس ناسا در جزیره والوپس، ویرجینیا، این هفته یک کمپین هوایی یک ماهه را برای اندازه گیری ضخامت لایه یخ و یخچال آغاز می کنند. آنها از هواپیمای P-3B ناسا استفاده می کنند - که برای بلند کردن سنگین و پرواز در ارتفاع پایین طراحی شده است - مجهز به مجموعه ای از ابزارهای علمی.این هواپیما قرار است در 30 مارس از ویرجینیا به پایگاه هوایی Thule، گرینلند منتقل شود. در صورت مساعد بودن آب و هوا، P-3B تقریباً روزانه 8 ساعت پرواز بر فراز گرینلند انجام خواهد داد و در عین حال ابزارهای لیزری و راداری را به سمت اهداف تا پایان ماموریت در 7 می نشانه می‌گیرد.
از سال 1991 تقریباً هر بهار کرابیل هواپیماهای تحقیقاتی ناسا را در ارتفاع 2000 فوتی بر فراز گرینلند به پرواز درآورده است تا اندازه گیری ضخامت یخ را جمع آوری کند. اکنون که کرابیل و همکارانش برای به‌روزرسانی اندازه‌گیری‌های خود بازگشته‌اند، مأموریت آنها به دلیل علاقه جهانی به قطب شمال و پیر شدن ماهواره ناسا برای رصد یخ، گسترده‌تر و فوری‌تر شده است.
اندازه‌گیری‌های ثبت‌شده توسط رادارها و لیزرها با اندازه‌گیری‌های ماهواره یخ، ابر و ارتفاع زمین (ICESat) مقایسه و کالیبره می‌شوند، که اندازه‌گیری منظم و در مقیاس بزرگ ارتفاع سطح صفحات یخی قطبی را انجام می‌دهد. ICESat که در ژانویه 2003 راه اندازی شد، در حال حاضر سه سال از طول عمر ماموریت اولیه خود می گذرد، بنابراین دانشمندان و مهندسان ناسا در حال برنامه ریزی برای پر کردن شکاف پیش بینی شده تا پرتاب ICESat-II چندین سال بعد هستند.
تام واگنر گفت: "این تحقیقی مانند این در مورد یخ دریا و لایه یخی گرینلند است که ما از آن برای درک چگونگی ارتباط مناطق قطبی با تغییرات آب و هوای جهانی و کشف اینکه چه تغییراتی در گردش‌های جوی و اقیانوسی در حال وقوع است استفاده می‌کنیم." ، مدیر برنامه کرایوسفر در مقر ناسا در واشنگتن دی سی
Krabill پیشگام تکنیک‌های مشاهده‌ای بود که رکوردی پیوسته از تغییرات لایه‌های یخی ایجاد کرده‌اند. او ابتدا در سال 1967 به عنوان دانشجوی تابستانی به والوپز آمد و در نهایت با گروهی از مهندسان بر روی سیستم های رادار و لیزر اولیه و کاربردهای تحقیقاتی برای سیستم موقعیت یاب جهانی (GPS) کار کرد. کرابیل به عنوان اولین کسی بود که این دو فناوری را ترکیب کرد و آنها را در هواپیما برای اندازه‌گیری تغییرات ضخامت یخ قرار داد.
کرابیل گفت: "من به توانایی ابزارها پی بردم و یک نیاز تحقیقاتی را دیدم که می‌توانستیم برآورده کنیم."
تا کنون، پروازهای انجام شده توسط کرابیل شواهدی پیدا کرده اند که به طور کلی، یخ در امتداد سواحل گرینلند در حال نازک شدن است در حالی که برخی از مناطق داخلی در حال غلیظ شدن هستند.با این حال، تغییر خالص به ضرر کلی اشاره دارد. یخ و برف کافی در گرینلند وجود دارد که سطح دریا را تا حدود ۷ متر (۲۳ فوت) بالا ببرد، اگر همه آب شوند.
برای تعیین روند بلندمدت در یخ، دانشمندان به اندازه گیری های ضخامت پایدار، بسیار دقیق و به خوبی کالیبره شده نیاز دارند. مشاهدات گذشته و حال همراه با مدل‌های آب و هوایی برای درک رفتار آینده ورقه یخی گرینلند بسیار مهم است.
برای دستیابی به اندازه گیری ضخامت، محققان از ترکیبی از لیزر و ابزار رادار استفاده می کنند. نور لیزر از نقشه‌بردار توپوگرافی هوابرد در اسکن‌های دایره‌ای بر روی زمین پالس می‌شود که به هواپیما منعکس می‌شود و به نقشه‌های ارتفاعی سطح یخ تبدیل می‌شود. در همین حال، ابزار Pathfinder Airborne Radar Ice Sounder که توسط محققان آزمایشگاه فیزیک کاربردی دانشگاه جانز هاپکینز به پرواز در می‌آید، سیگنال‌های رادیویی را منتشر می‌کند که در تمام طول یخ نفوذ می‌کند و «دیدن» را انجام می‌دهد و ارتفاع سطح زمین را در زیر اندازه‌گیری می‌کند.با ترکیب داده‌های ارتفاع برای بالا و پایه یخ، و در نظر گرفتن موقعیت هواپیما با استفاده از داده‌های دقیق سیستم موقعیت‌یابی جهانی (GPS)، محققان می‌توانند ضخامت یخ را در هر مکان مشخصی تعیین کنند.
تکنیک مشابهی برای اندازه گیری ضخامت یک هدف متفاوت استفاده خواهد شد - یخ دریایی شناور در اطراف گرینلند و در سراسر اقیانوس منجمد شمالی در طول پرواز به Fairbanks، آلاسکا. با ترکیب داده‌های ارتفاع بالای یخ دریا با سطح دریا، محققان می‌توانند از تفاوت چگالی شناخته شده بین دریا و یخ برای تخمین ضخامت یخ دریا استفاده کنند.
واگنر گفت: "ترس بزرگ این است که بسیاری از یخ های چند ساله از بین رفته اند." "ما داستان هایی در مورد رشد دوباره یخ های دریا می شنویم. خوب، هر زمستان دوباره رشد می کند، اما واقعا نازک است و ممکن است در تابستان دوام نیاورد."
کرابیل و همکارانش در پروازها توسط محققان دانشگاه کانزاس همراه خواهند شد، آنها یک "رادار برفی" را پرواز می دهند که چگونگی تجمع برف در طول زمان بر روی یخ، نحوه فشرده شدن آن لایه و چگونگی آن را اندازه گیری می کند. در حال تغییر است.
P-3B مسیرهایی را پرواز خواهد کرد که مستقیماً به زیر مسیر ICESat می‌رود و به ماهواره و هواپیما اجازه می‌دهد تا ویژگی‌های مشابهی را اندازه‌گیری کنند. هر کدام مزایای خود را دارند: ماهواره پوشش منظم و در مقیاس قاره ای از گرینلند و مناطق صعب العبور مانند قطب جنوب را ارائه می دهد، در حالی که هواپیما می تواند بررسی های دقیق تری از مناطقی انجام دهد که دانشمندان انتظار دارند تغییرات سریع را مشاهده کنند.
"ما باید هر دو را انجام دهیم زیرا هر دو با هم کار می کنند." واگنر گفت. مقایسه داده‌های جمع‌آوری‌شده به‌طور همزمان توسط هواپیما و ماهواره همچنین به محققان کمک می‌کند تا در صورت پایان مأموریت ICESat قبل از پرتاب ICESat-II، از پروازهای هواپیماهای آینده برای پر کردن شکاف پیش‌بینی‌شده در پوشش ماهواره‌ای استفاده کنند.
