Istraživači ETH-a koriste radar da skeniraju sneg i led na Jungfraujohu. Ponekad je skaliranje ledenog vrha jedini način da naučnici u potpunosti razumeju satelitske podatke.
Sa maglom koja zaklanja sunce i snažnim naletima vetra koji podižu navale snega, sve se stapa u belo zamagljenje. Sunce je možda skriveno, ali njegov oštri odsjaj i dalje tera oči da žmire. Bez sunčanih naočara, gotovo je nemoguće videti.
U želji da iskoriste iznenadno zatišje na vetru, istraživači ETH Marsel Štefko i Ester Mas i Sanz žurno pomažu svojoj profesorici Ireni Hajnsek da postavi dve radarske antene. Mesta koja su odabrali su tri sprata iznad njihovog smeštaja u Istraživačkoj stanici na velikim visinama Jungfraujoh, jedno na gornjoj terasi i jedno na donjoj terasi. Istraživači su proveli celo jutro čekajući da se vreme razvedri — i sada nema vremena za gubljenje.
Negde u belom odsjaju ispod je glečer Aletsch, iako mu se ne vidi ni trag.
„Srećom, to nije problem za radar. On može da vidi glečer kroz bilo koju količinu magle ili oblaka“, kaže Štefko. Dok priča, on povezuje antenu radara na računar, koji je bezbedno spremljen u žutu plastičnu kutiju kako bi ga zaštitio od snega i leda.
Međutim, jaki vetrovi su loša vest“, dodaje on. „Oni čine da se antene klate, što može smanjiti tačnost naših merenja.“
Već nekoliko godina, istraživači ETH-a su dolazili do istraživačke stanice na velikim visinama Jungfraujoch da proučavaju gornji deo glečera Aletsch koristeći različite radarske tehnologije i sisteme. Ove posete takođe služe za razvoj novih metoda i prikupljanje referentnih podataka za satelitske radarske sisteme.
Istraživači koriste ove podatke u različite svrhe, uključujući kreiranje topografskih karata poznatih kao digitalni modeli nadmorske visine. Na osnovu ovih prikaza Zemljine površine, istraživači mogu odrediti debljinu glečera Aletsch i izračunati skupljanje glečera tokom vremena.
„Radarski podaci jasno pokazuju ogroman pad debljine glečera tokom poslednjih godina, prosečnom stopom od 2,5 metra godišnje“, kaže Hajnsek, specijalizovan za daljinsko ispitivanje.
Čak i kada bi se led pomerio samo za nekoliko milimetara, ETH radarski sistemi bi i dalje bili dovoljno osetljivi da ga otkriju.
„Naša merenja pokazuju da se glečer kreće brzinom od 8 do 12 milimetara na sat, što je negde između 20 i 30 centimetara dnevno“, kaže Mas i Sanz, doktorant koji je trenutno u svojoj trećoj kampanji merenja Jungfraujoh. Ali ova cifra značajno varira od jedne lokacije do druge: ovde gore, na vrhu glečera, led se još uvek kreće relativno sporo, ali u drugim delovima koji nisu pokriveni radarom, glečer Aletsch klizi prema dolini u proseku stopa od 80 centimetara dnevno.
Topljenje glečera je samo jedna od tema koje su istraživači ovde da proučavaju. Takođe razvijaju nove radarske metode za direktno merenje debljine snežnog pokrivača. Ovo je tradicionalno bio ručni zadatak; najpouzdanije sredstvo za izračunavanje dubine snega je penjanje na glečer i zabijanje dugačke sonde u sneg. Ali sa toliko pukotina u gornjem toku ledenog toka, ovo može biti rizičan poduhvat.
Vrativši se u svoju improvizovanu kontrolnu sobu, Hajnsek i Mas i Sanz gledaju preko Štefkovog ramena dok on otvara laptop. Nestrpljiv je da sazna da li su pristigli podaci upotrebljivi. Masirajući svoje smrznute prste, on ukuca nekoliko komandi i otvori nešto što liči na sliku medicinskog ultrazvuka.
Ekran prikazuje crne i bele mrlje, kao i nejasne oblasti sa izolovanim pikselima u boji.
„To je pukotina u glečeru“, kaže Štefko, pokazujući na brazdu. „Crna oblast je radarska senka, a bela oblast je mesto gde se snop snažno reflektuje, zbog čega je tako svetao. Sive zone označavaju gde sneg, u skladu sa svojim specifičnim karakteristikama, reflektuje radarske zrake.
Izvođenje detaljnog proučavanja kriosfere oko Jungfraujoha nije jedini cilj ovog radarskog projekta. Naučnici se takođe nadaju da će podaci koje prikupljaju na zemlji podržati i poboljšati radarsko daljinsko otkrivanje sa satelita.
Hajnšek je bio taj koji je iskovao ovu vezu sa satelitskim daljinskim otkrivanjem. Trenutno pomaže u dizajniranju i planiranju brojnih evropskih radarskih misija, a pre nego što se pridružila ETH Cirihu, bila je odgovorna za naučnu koordinaciju TanDEM-Ks misije, kojom upravlja Nemački vazduhoplovni centar (DLR). Cilj ove misije bio je da se pomoću radarskih merenja generiše topografska karta visoke rezolucije cele površine Zemlje. DLR je lansirao prvi satelit za misiju 2007. godine, a drugi tri godine kasnije.
Dva satelita – od kojih je svaki opremljen radarskim sistemom – lete u formaciji nalik spirali dok kruže oko Zemlje. Stručnjaci ovo nazivaju bistatičkom radarskom konfiguracijom, a podaci koje pruža omogućili su DLR istraživačima da kreiraju trodimenzionalne digitalne modele nadmorske visine u visokoj rezoluciji.
Iako je TanDEM-Ks odavno postigao svoj cilj, misija je i dalje operativna. Sateliti blizanci nastavljaju da kruže oko Zemlje, otkrivajući promene u korišćenju zemljišta, kao što je krčenje šuma. Jednom svakih 11 dana, TanDEM-Ks takođe prolazi preko regiona Jungfrau, koji se nalazi na DLR-ovoj listi „super test lokacija“. Cilj je da se vrše redovna merenja tokom nekoliko godina i na taj način zabeleže razvoj ovih oblasti koje se brzo razvijaju.
Tokom proteklih nekoliko godina, Hajnsek i njene kolege razvile su zemaljski radarski sistem pod nazivom KAPRI, koji simulira bistatičku radarsku konfiguraciju TanDEM-Ks i pruža nove podatke koji će pomoći naučnicima da se pripreme za buduće bistatičke misije.
„Prizemni radar je brz metod za prikupljanje mnogo podataka o određenoj oblasti i može se postaviti skoro bilo gde, samo dok je lokacija povišena“, objašnjava ona. Jedna mana, priznaje ona, je to što radarski sistem može pokriti samo malo područje, dok satelitski radari pokrivaju celu Zemlju. „Ali pošto znamo tačno šta tražimo sa našim radarskim sistemima, lakše nam je da protumačimo podatke koje prikupljamo i da ih precizno dodelimo određenom delu Zemljine površine. To nam, zauzvrat, pomaže da uradimo bolji posao tumačenja podataka koje dobijamo iz svemira“, kaže ona.
Trojici istraživača je trebalo više od sat vremena da postave dva radarska sistema na svakoj terasi. Hajnšek stoji pored radarskog sistema na donjoj terasi, zaštićen od nepogode glečerskim naočarima, debelim rukavicama i zimskim čizmama podstavljenim od ovčije kože. Ispruživši ruke, ona označava 60 stepeni kruga: „Ovo je deo terena koji će radar uhvatiti“, kaže ona.
Pogled odavde obuhvata veći deo gornjeg dela glečera Alec i nastavlja se daleko iza Konkordijaplaca, gde se sastaju četiri prsta glečera.
Sprovođenje istraživanja ovde bi bilo nemoguće bez pristupa vrhunskoj infrastrukturi Istraživačke stanice na velikim visinama. Pruža sve što je naučnicima potrebno, uključujući pouzdano napajanje od železnice Jungfrau, Vi-Fi, udoban smeštaj sa potpuno opremljenom kuhinjom i nesmetan pogled na glečer. Istraživači takođe imaju direktan pristup glečeru kroz tunel, što im omogućava da prikupljaju uzorke snega i leda i da postave ugaone reflektore, koji se koriste za kalibraciju radarskih sistema.
„Jungfraujoch je savršeno okruženje za testiranje za naš projekat — veoma smo srećni što imamo svu ovu infrastrukturu na raspolaganju“, kaže Hajnsek, očigledno zahvalna za svu podršku koju su ona i njene kolege ovde dobile.
Sunce se konačno probilo i rasteralo većinu oblaka; termometar, međutim, tvrdoglavo ostaje na minus 12 stepeni Celzijusa, a ledeni vetar duva nesmetano. Štefko je demontirao jednu od bim antena i sada je pažljivo nosi nazad u ostavu pored kontrolne sobe.
„Pravilo je da antene radara demontiramo 40 minuta pre zalaska sunca“, kaže on. Odvrtanje delikatnih pričvrsnih vijaka zahteva od njega da skine rukavice, tako da hladni prsti ne mogu da pobegnu.
Štefko i Mas i Sanz ostaće ovde još deset dana kako bi obavili dalja merenja pre nego što se prolećna kampanja završi sredinom marta. Planirano je da sledeća kampanja počne na leto. Štefko je razvio novi sistem na kojem se nada da će dalje raditi, a koji uključuje jedan od dva radara koji se polako kreću duž šine s desna na levo. Ovo simulira relativno kretanje dva TanDEM-Ks satelita. Dok se kreću duž svojih orbita, različita udaljenost između njih ima veliki uticaj na primljene radarske signale. Istraživači se nadaju da će njihov radar zasnovan na šinama otkriti koliko je ovaj efekat značajan.
Tokom martovske kampanje merenja, sastavili su i testirali sistem u nekoliko navrata. Ali sneg i hladnoća postavili su neke neočekivane izazove
„Oprema koju koristimo nije dizajnirana za tako teške uslove. Morali smo da izvršimo neke tehničke izmene da bi ona ovde funkcionisala“, kaže Štefko. „Stalno poboljšavamo tehnologiju, a naš sledeći zadatak je da obradimo i analiziramo podatke kako bismo saznali u kom pravcu treba da idu naša sledeća merenja.
Istraživači ETH-a su odlučni da razotkriju tajne kriosfere koje su do sada izbegavale pogled radara – i nastaviće da se penju na ove ledene vrhove dok to ne urade.
