Nöbetçi Eczaneler
Uydular okyanusun rengini haritalandırıyor, ancak sadece ince bir yüzey tabakasını. Deniz besin zincirinin temelini oluşturan planktonların çoğu ve aşağıya doğru taşıdığı karbonun büyük bir kısmı, yörüngeden görünmeyen, güneş ışığı alan daha derin bölgelerde bulunuyor. The Innovation’da yayınlanan bir inceleme , iki uyduda bulunan yüksek spektral çözünürlüklü lidar (HSRL) teknolojisinin, bu gizli tabakayı tahmine dayalı bir veriden ölçülebilir bir veriye dönüştürdüğünü savunuyor.
MODIS ve PACE gibi pasif okyanus rengi sensörleri yalnızca yüzeysel bir görüntü algılar; bu sensörlerden yola çıkarak tüm su sütununu değerlendirmek, küresel karbon bütçelerini çarpıtır ve deniz yaşamının değişime nasıl tepki verdiğini gizler.
Lidar bir giriş yolu sundu. Bulutları incelemek için 2006’da fırlatılan CALIOP, tesadüfen bir okyanus bilimci haline geldi: dünya çapında yüzey altı plankton katmanlarını ortaya çıkardı ve kutup bölgelerindeki çiçeklenmelerin sanıldığından çok daha erken başladığını gösterdi. Ancak esnek bir lidar olarak, matematiksel bir tuzakla karşı karşıyaydı. Geri dönüşü aynı anda iki bilinmeyene bağlıydı: parçacıkların ışığı ne kadar güçlü bir şekilde geri saçtığı ve suyun onu ne kadar hızlı kararttığı. Tek bir ölçüm iki faktörü birden belirleyemez, bu nedenle geri kazanımlar varsayılan ilişkilere dayanıyordu. Yazarlar bunu, güneşin açısını bilmeden bir nesnenin yüksekliğini gölgesinden tahmin etmeye benzetiyorlar.
2018’de fırlatılan ICESat-2, foton sayımı ve 0,3 m dikey çözünürlük ekleyerek plankton katmanlarının içindeki ince yapıyı çözümledi ve okyanus rengi verileriyle birleştirilerek ilk uydu klorofil profillerini üretti. Ancak tersine çevirme probleminden kurtulamadı.
HSRL, spektral olarak bu çıkmazı kırıyor. Parçacık saçılması lazerin frekansını neredeyse hiç değiştirmiyor; su moleküllerinden kaynaklanan saçılma ise frekansı yayıyor. Genellikle iyot buhar hücresi olan ultra dar bir filtre, geri dönüşü toplam ve yalnızca molekül içeren bir ışına ayırıyor. Suyun kendi saçılması bilindiği ve kararlı olduğu için, moleküler kanal suyun zayıflamasını doğrudan veriyor ve bu da herhangi bir varsayımda bulunmadan parçacık teriminin kilidini açıyor.
Şu anda yörüngeden bu işlemi gerçekleştiren iki görev bulunuyor. Nisan 2022’de fırlatılan Çin’in DQ-1 görevi, ilk operasyonel uzay tabanlı HSRL olan ACDL’yi taşıyor; parçacık geri saçılım haritaları, Biogeochemical-Argo şamandıralarıyla örtüşüyor. Avrupa’nın EarthCARE/ATLID görevi ise Mayıs 2024’te devreye girdi ve ACDL’nin 532 nm yeşil dalga boyu yerine 355 nm ultraviyole dalga boyunda çalışıyor. Gemi tabanlı karşılaştırmalarda, HSRL, elastik lidar’a göre beş kat daha fazla oranda %10’luk bir doğrulukla geri saçılım verilerini elde etti.
Yazarlar bunları bir “sanal takımyıldızın” temel taşları olarak tanımlıyor: dikey yapı için HSRL, yüzeydeki topluluk bileşimi için hiperspektral görüntüleyiciler ve 2.000 metreye kadar profil oluşturan Argo şamandıraları, gerçek veriler ve derin bağlam için. Modellere entegre edildiklerinde, bir “okyanus dijital ikizi”ni sınırlandırabilirler ve yazarların savına göre, ulusal envanterlerin dayandığı karbon muhasebesini daha da iyileştirebilirler.
Sınırlamalar devam ediyor. Lidar, iki boyutlu görüntülerle bağdaştırmak zor olan tek boyutlu bir perdeyi örnekliyor. Penetrasyon yaklaşık iki ila üç optik derinlikte duruyor, bu nedenle bulanık sudaki derin klorofil maksimumları görünmez kalıyor. Doğrulama açık okyanus sularına odaklanmıştır; Argo’nun seyrek bulunduğu kıyı suları büyük ölçüde test edilmemiştir. CALIGOLA ve Çin’in Guanlan’ı da dahil olmak üzere planlanan görevler, floresans ve 100-150 m penetrasyonu hedefliyor.
Kaynak: https://ecomagazine.com/news/research/spaceborne-lidar-now-measures-plankton-and-carbon-hidden-below-the-ocean-surface/
