Топография поверхностных вод и океана - Surface Water and Ocean Topography

Топография поверхностных вод и океана (SWOT)
SWOT-модель космического корабля.png
Рендеринг художника
Тип миссииГидрология, океанография
ОператорНАСА, CNES, CSA, UKSA
Продолжительность миссии3 года (номинально)
Свойства космического корабля
ПроизводительThales Alenia Space
Стартовая масса2000 кг
Начало миссии
Дата запускаАпрель 2022 г. (2022-04)[1]
РакетаСокол 9
Запустить сайтмыс Канаверал, SLC-40
ПодрядчикSpaceX
Параметры орбиты
Справочная системаГеоцентрический
РежимНизкая Земля
Большая полуось726.87189 км
Эксцентриситет0.00105
Наклон77.6°
Период112,42 мин.
Повторять интервал20.86455 дней
 

В Топография поверхностных вод и океана (SWOT) миссия - это будущее спутниковый высотомер совместно разработан НАСА и CNES, французское космическое агентство в партнерстве с Канадское космическое агентство (CSA) и Космическое агентство Великобритании (UKSA).[2] Цели миссии - провести первое глобальное обследование поверхностных вод Земли, чтобы увидеть мельчайшие детали топография поверхности океана, а также для измерения того, как наземные поверхностные водные объекты меняются с течением времени. В то время как прошлые спутниковые миссии, такие как высотомеры серии ДжейсонTOPEX / Посейдон, Джейсон-1, Джейсон-2, Джейсон-3 ) обеспечили изменение высоты поверхности воды в реках и озерах в выбранных местах, SWOT предоставит первые действительно глобальные наблюдения за изменением уровня воды, уклонов и масштабов затопления в реках, озерах и поймах. В Мировом океане SWOT будет наблюдать циркуляцию океана в беспрецедентных масштабах 15-25 км, что примерно на порядок меньше, чем у нынешних спутников. Поскольку он использует технологию альтиметрии с широкой полосой обзора, SWOT будет почти полностью наблюдать за мировым океаном и пресноводными водоемами с многократными измерениями высоты с высоким разрешением, что позволяет наблюдать вариации.

Контекст

SWOT основан на давнем партнерстве между NASA и CNES по измерению поверхности океана с помощью радиолокационной альтиметрии. Это партнерство началось с TOPEX / Посейдон миссия (запущена в 1992 году) и продолжена серией Джейсон. SWOT объединяет сообщества гидрологов и океанографов и распространит точные наблюдения топографии поверхности с высоким разрешением на прибрежные и устьевые районы.

Научные цели

Научные цели миссии:

  • Обеспечьте высоту поверхности моря и высоты над земной поверхностью на полосе шириной 120 км с зазором ± 10 км на трассе надир.
  • Над глубоководными участками океанов укажите высоту поверхности моря в каждой полосе с проводкой каждые два x два километра, и точность не должна превышать 2,7 см на расстоянии 1 x 1 км или 1,35 см на расстоянии 2 x 2 км при усреднении по площади.
  • Над сушей загрузите необработанные данные для наземной обработки и создайте водную маску, способную пропускать реки шириной 100 метров и (250 м2) озера и водохранилища. С этой маской будут связаны отметки уровня воды с точностью до 10 см для водоемов, площадь поверхности без растительности которых превышает 1 км.2. Точность уклона составляет 1,7 см / км на максимальном расстоянии 10 км.[3]
  • Спутник будет пролетать над Землей от 78 ° до 78 ° с.ш., покрывая не менее 90% земного шара.

Приложения

SWOT предназначен для изучения и мониторинга внутренних вод и океанов, таких как:

Управление вопросами вододеления

Совместное использование речной воды часто вызывает трения между соседними государствами, особенно когда нет общей технологии для проверки. SWOT предоставит глобальную информацию в качестве входных данных для систем мониторинга трансграничных речных бассейнов, включая измерения вариаций в хранении воды в водохранилищах и оценки речного стока.

Более точное прогнозирование погоды и климата

SWOT позволит более точно прогнозировать погоду и климат, особенно по сезонам. Качество прогнозирования погоды и климата во многом зависит от численного моделирования, которое использует состояние поверхности океана и гидрологические условия водосборных бассейнов в их начальных и граничных условиях.

Управление пресной водой для городского, промышленного и сельскохозяйственного потребления

Точное знание источников доступной воды является ключевым фактором при принятии решений организациями, занимающимися распределением воды для сельскохозяйственных, городских и промышленных нужд. Данные SWOT внесут свой вклад на глобальном уровне, предоставив компаниям по водоснабжению и распределительным компаниям информацию о крупных водохранилищах, крупнейших реках и водосборных бассейнах, что позволит им планировать управление водными запасами в будущем.

Улучшенное моделирование наводнений

Наводнение, вызванное выходящими из берегов реками или прибрежными районами, является одним из самых дорогостоящих стихийных бедствий. Данные альтиметрии, полученные с помощью миссии SWOT, позволят измерять трехмерную форму паводковых волн, отслеживать уровни паводковых вод и улучшать измерения местных топографических деталей в поймах. Все это улучшит возможности прогнозирования будущих наводнений.

Прибрежная динамика океана

Динамика прибрежных океанов важна для многих социальных приложений. Они имеют меньшие пространственные и временные масштабы, чем динамика открытого океана, и требуют более мелкомасштабного мониторинга. SWOT обеспечит глобальные наблюдения с высоким разрешением в прибрежных регионах для наблюдения за прибрежными течениями и штормовыми нагонами. Хотя SWOT не предназначен для мониторинга быстрых временных изменений прибрежных процессов, охват полосы обзора позволит нам охарактеризовать пространственную структуру их динамики, когда они происходят в пределах полосы обзора.

Снижение экологического риска и содействие формированию государственной политики

В более общем плане, SWOT поможет нам улучшить наши знания о круговороте воды на Земле и циркуляции океана, расширить наши возможности наблюдений за счет сбора уникальных данных о хранении и потоках воды и сделать их общедоступными, а также поможет нам лучше понять физику, которая определяет динамику поверхностных вод и океана. . Водные ресурсы, природные риски (наводнения, изменение климата, прогнозирование ураганов и т. Д.), Биоразнообразие, здоровье (предотвращение распространения болезней, передаваемых через воду), сельскохозяйственный сектор, энергетика (включая управление производством электроэнергии и морскими газовыми и нефтяными вышками ), территориальное развитие; все эти области и многое другое получат выгоду от этой новой спутниковой миссии.

Характеристики спутников

Схема сбора данных SWOT
Схема сбора данных SWOT

Основным инструментом SWOT является радиолокационный интерферометр Ka-диапазона (KaRIn), который использует радиолокационную интерферометрию и синтетическая апертура (SAR) технология.[4] Поскольку SWOT работает на относительно коротких длинах волн (по сравнению с серией Джейсона в Ku-диапазоне) и при углах падения, близких к надиру (<5 °), он разработан, чтобы быть уникальным подходящим для измерения высоты поверхности воды и масштабов затопления. Спутник будет управлять двумя радиолокационными антеннами на каждом конце 10-метровой мачты, что позволит ему измерять высоту поверхности в полосе обзора шириной 120 км. Новая радарная система меньше по размеру, но похожа на ту, что использовалась на НАСА. Миссия Shuttle Radar Topography, который в 2000 году провел измерения поверхности Земли с высоким разрешением.[5] Также будет использоваться обычный высотомер надира, который будет производить измерения непосредственно под спутником, как это было сделано на Топекс / Посейдон, Джейсон серии и SARAL миссии. Запуск ракеты SpaceX Falcon 9 запланирован на апрель 2022 года.[6] Срок действия миссии SWOT - три года.

Статус проекта

SWOT разрабатывается международной группой гидрологи и океанографы, чтобы лучше понять Мировой океан и его наземные поверхностные воды.[7] Это даст ученым первое всестороннее представление о пресноводных объектах Земли из космоса и гораздо более подробные измерения поверхности океана, чем когда-либо прежде.[8] По состоянию на лето 2019 года аппаратное обеспечение миссии находится в стадии активной разработки, алгоритмы для производства продуктов данных гидрологии и океанографии находятся на стадии окончательной разработки, а методы калибровки / проверки и мероприятия после запуска находятся на стадии завершения.

Рекомендации

  1. ^ https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/fy2021_congressional_justification.pdf - 10 февраля 2020 г.
  2. ^ СМИ, Правительство Канады, Канадское космическое агентство, Направления связи, Информационные услуги и новые. «Отчет о планах и приоритетах на 2016-17 годы». Веб-сайт Канадского космического агентства.
  3. ^ Бианкамария, Сильвен; Lettenmaier, Dennis P .; Павелский, Тамлин М. (1 марта 2016 г.). «Миссия SWOT и ее возможности для гидрологии суши» (PDF). Исследования по геофизике. 37 (2): 307–337. Bibcode:2016SGeo ... 37..307B. Дои:10.1007 / s10712-015-9346-у. ISSN  0169-3298.
  4. ^ «SWOT: Технология». swot.jpl.nasa.gov. Получено 19 апреля 2017.
  5. ^ «Миссия НАСА по радиолокационной топографии шаттла».
  6. ^ https://www.nasa.gov/sites/default/files/atoms/files/fy2021_congressional_justification.pdf - 10 февраля 2020 г.
  7. ^ «SWOT-наука».
  8. ^ «Миссия по топографии поверхностных вод и океана».

внешняя ссылка