アイスブリッジ作戦

Operation IceBridge ( OIB ) は、 ICESatとICESat-2衛星ミッション間の観測ギャップを埋めるために航空機プラットフォームを利用して極地の氷の変化を監視するNASA のミッションでした。2009 年から 2019 年まで実行されたこのプログラムでは、氷の高さ、厚さ、および下にある岩盤の地形を測定するための高度な機器を搭載したさまざまな航空機が使用されました。収集されたデータは、科学者が氷のダイナミクスを理解するのに役立ち、氷と海面上昇の予測モデルに貢献しました。IceBridge は、グリーンランド氷床の下にある地球最長の峡谷を発見する上で重要な役割を果たしました。

プログラム履歴

2003年から2009年まで、NASAは極地の氷を観測するために宇宙ベースのレーザー高度計ICESatを使用していました。ICESatは技術的な故障のため2009年に退役し、NASAは氷観測専用の衛星を失いました。次世代の衛星ICESat-2は2018年9月に打ち上げられました。^[1]^[2]^[3]氷床と海氷の年間観測を維持するために、NASAは衛星ミッション間の「ギャップを埋める」IceBridgeプログラムを導入しました。このプログラムは航空機プラットフォームを利用して極地の空中測定を行います。

アイスブリッジの飛行は2009年3月にグリーンランドのチューレ空軍基地を拠点とする北極の春のキャンペーンで開始されました^{[4] 。}南半球の飛行は2009年10月、チリのプンタアレナスを拠点とする最初の南半球の春のキャンペーン中に始まりました。フィールドキャンペーン中の飛行は、プラットフォーム、天候、場所の制約に基づいて、専用の陸氷飛行と海氷飛行、またはその組み合わせのいずれかを含むことができます。現在までに、北極と南極で春のキャンペーンが行われており、2009年以来毎年アラスカの氷河の夏の融解を監視する飛行が行われています。追加のキャンペーンは北極の夏と東南極で行われました。

プラットフォーム

アイスブリッジ飛行は2009年3月に北極圏でロッキードP-3オリオンを使用して開始され、その年の後半には南極圏でダグラスDC-8が使用された。プログラム全体を通じてキングエアB-200、ガルフストリームV、ガーディアンファルコンなどの他の航空機も使用された。^[5]

衛星の代わりに航空機を使用することにはトレードオフがある。1つの欠点は、衛星の方がはるかに広い範囲を観測できることである。また、衛星は常時測定を行うが、IceBridge航空機による測定は数週間に及ぶ年間キャンペーンに限られている。しかし、航空機には、より多くの機器を搭載でき、キャンペーンごとに機器を変更またはアップグレードでき、固定経路をたどるのではなく科学的に興味深い地域をターゲットにできるという利点がある。また、氷貫通レーダーなどの特定の機器は、P-3オリオンやDC-8などの航空機で利用できる低高度でのみ機能する。^[2]^[5]

楽器

アイスブリッジの航空機には、一連の特殊な科学機器が搭載されています。その中には、氷の表面の高さを測定するレーザーである空中地形図作成装置があります。また、氷の空洞の形状を測定できる重力計も搭載されています。他にも、陸地、植生、氷センサー、マルチチャンネルコヒーレントレーダー深度測定装置、雪レーダー、Kuバンドレーダー高度計、磁力計、デジタルマッピングシステムなど、多数の機器が搭載されています。^[5]

レーザー高度計

航空機搭載型地形図作成装置 (ATM) – 航空機搭載型地形図作成装置 (ATM) は、レーザー光を氷の表面で反射させ、戻ってくるまでの時間を測定するレーザー高度計です。このタイミングデータと航空機の位置と姿勢に関する情報を組み合わせることで、研究者は氷の高度を計算できます。毎年同じ氷の領域を飛行することで、高度の変化の時系列を構築できます。この機器は、ICESat で使用されているライダー機器と同様に機能し、ICESat-2 が運用されるまで高度の変化の記録を維持するのに役立ちます。^[6]

陸地植生氷センサー (LVIS) - 陸地植生氷センサー (LVIS) は、高高度での動作に最適化されたレーザー高度計です。LVIS は、NASA ゴダード宇宙飛行センターのレーザーリモートセンシング研究所の科学者によって開発されました。LVIS は、NASA の P-3、DC-8、B-200、HU-25C ガーディアンファルコン、NSF のガルフストリーム GV など、さまざまな航空機に搭載されています。高高度を飛行することで、LVIS はより広い範囲を調査でき、IceBridge の範囲が広がります。^[7]

レーダー

アイスブリッジ作戦では、カンザス大学の氷床遠隔探査センター（CReSIS）が運用する最大4つの異なるレーダー機器が使用される。インディアナ大学はアイスブリッジ作戦におけるCReSISの活動にデータ管理サービスを提供している。^[8]

マルチチャンネルコヒーレントレーダー深度サウンダー（MCoRDS） - マルチチャンネルコヒーレントレーダー深度サウンダー（MCoRDS）は、氷の厚さを測定し、氷の下の地図を作成するために使用されます。この機器は、複数のチャンネルと広範囲のレーダー周波数を使用して、氷床の下の内部氷層と岩盤を画像化します。氷床下の地形に関する情報は、氷床のモデル化に役立ちます。^[9]

雪レーダー- CReSIS雪レーダー機器は、陸地と海氷の上の雪層の厚さを測定するために使用されます。雪の厚さを測定することは、海氷の厚さを推定するために重要です。^[10]

Kuバンドレーダー高度計- IceBridgeはKuバンドレーダー高度計も搭載しており、雪層を貫通して海と陸の氷の表面高度を測定できます。^[11]

積雪レーダー- 積雪レーダーは氷の上部の高解像度データを収集するために使用されます。氷の最上部を観察することで、研究者は過去の積雪率を地図化することができます。^[12]

マッピング機器

デジタルマッピングシステム（DMS） - NASAエイムズ研究センターの研究者によって開発されたデジタルマッピングシステム（DMS）は、海氷の開口部を検出し、極地の氷の高解像度マップを作成するために使用される空中デジタル画像システムです。DMS機器は下向きのデジタルカメラで、複数の個別のフレームをキャプチャし、コンピューターソフトウェアを使用して画像モザイクに組み合わせます。^[13]

重力計- アイスブリッジ作戦では、重力計と呼ばれる重力測定装置も使用します。この装置は航空機の下の重力場の強さを測定し、研究者はこれを使って浮氷棚の下の水空洞の形状を判定することができます。水は岩石よりも密度が低いため、浮氷の領域は岩石の下にある領域よりも重力場が弱いことがわかります。^[14]

磁力計- NASAのP-3オリオンは、氷下の岩石の特性に関するデータを収集するために使用できる磁力計を搭載しています。密度と磁気特性は岩盤の種類を推測するために使用でき、氷下の基底状態を判断するのに役立ちます。^[15]

研究

このプロジェクトは、NASAゴダード宇宙飛行センターのプロジェクト科学者ジョセフ・マクレガーが率いており、一連の航空機搭載科学機器を使用して北極と南極の氷の3次元画像を取得します。^[16]このミッションの目標は、極地の氷の変化を監視し、氷と海面上昇の予測モデル用のデータを収集し、NASAのICESat衛星とICESat-2衛星間の測定のギャップを埋めることです。IceBridgeは、氷床、氷河、海氷のデータを収集することでこれを実現します。パインアイランド氷河はそのような焦点領域の1つです。そこで、Operation IceBridgeは、高度なレーダーを使用して氷床の下側を観測するとともに、パインアイランド氷河の氷舌と呼ばれる領域を注意深く監視しています。氷舌が溶けると、氷河の大部分がアムンゼン海に滑り落ちます。^[2]

2013年8月、アイスブリッジ作戦のデータ分析に基づき、グリーンランド氷床の下に地球上で最も長い峡谷が発見されたと報告された。 ^[17]

アウトリーチとコラボレーション

参考文献

^ 「NASAの成功した氷雲と陸地高度ミッションが終了」NASA、2010年8月27日。 2010年8月31日閲覧。
^ abc ハミルトン、ジョン (2009年10月30日)。「NASA、飛行機で極地の氷を追跡するミッションを開始」。NPR 。 2011年2月25日閲覧。
^ ラムザイヤー、ケイト（2017年3月15日）。「NASAのICESat-2は海氷予報の精度をさらに高める」NASA。
^ 「NASA IceBridge Campaigns」NASA 2018年6月20日閲覧。
^ abc 「IceBridge Aircraft & Instruments」NASA 。 2012年12月26日閲覧。
^ 「Airborne Topographic Mapper (ATM)」NASA 2012年12月26日閲覧。
^ 「陸地・植生・氷センサー（LVIS）」NASA 2012年12月26日閲覧。
^ Bertolucci, Jeff (2013 年 5 月 13 日)。「NASA 極地氷上飛行: 大きな問題を抱えたビッグデータプロジェクト」InformationWeek。2013年5 月 22 日閲覧。
^ 「マルチチャンネルコヒーレントレーダー深度サウンダー（MCoRDS）」NASA 。 2012年12月28日閲覧。
^ 「Snow Radar」NASA 2012年12月28日閲覧。
^ 「Kuバンドレーダー高度計」NASA 2012年12月28日閲覧。
^ 「Accumulation Radar」NASA 2012年12月28日閲覧。
^ 「デジタルマッピングシステム（DMS）」NASA 。 2012年12月28日閲覧。
^ 「重力計」NASA 2012年12月28日閲覧。
^ 「磁力計」NASA 2012年12月28日閲覧。
^ 「Operation IceBridgeホームページ」NASA 2012年12月26日閲覧。
^ オスキン、ベッキー（2013年8月30日）。「グリーンランドのグランドキャニオンが氷の下で発見される」。Livescience。

外部リンク

NASA.gov の Operation IceBridge
南極の岩盤: NASA.gov での視覚化
「NASA の IceBridge ミッションが南極大陸の新しい地図の作成に貢献」NASA、2013 年 6 月 4 日。

[NASA-1] 「NASAの成功した氷雲と陸地高度ミッションが終了」NASA、2010年8月27日。 2010年8月31日閲覧。

[npr-2] ハミルトン、ジョン (2009年10月30日)。「NASA、飛行機で極地の氷を追跡するミッションを開始」。NPR 。 2011年2月25日閲覧。

[3] ラムザイヤー、ケイト（2017年3月15日）。「NASAのICESat-2は海氷予報の精度をさらに高める」NASA。

[4] 「NASA IceBridge Campaigns」NASA 2018年6月20日閲覧。

[NASA2-5] 「IceBridge Aircraft & Instruments」NASA 。 2012年12月26日閲覧。

[6] 「Airborne Topographic Mapper (ATM)」NASA 2012年12月26日閲覧。

[7] 「陸地・植生・氷センサー（LVIS）」NASA 2012年12月26日閲覧。

[8] Bertolucci, Jeff (2013 年 5 月 13 日)。「NASA 極地氷上飛行: 大きな問題を抱えたビッグデータプロジェクト」InformationWeek。2013年5 月 22 日閲覧。

[9] 「マルチチャンネルコヒーレントレーダー深度サウンダー（MCoRDS）」NASA 。 2012年12月28日閲覧。

[10] 「Snow Radar」NASA 2012年12月28日閲覧。

[11] 「Kuバンドレーダー高度計」NASA 2012年12月28日閲覧。

[12] 「Accumulation Radar」NASA 2012年12月28日閲覧。

[13] 「デジタルマッピングシステム（DMS）」NASA 。 2012年12月28日閲覧。

[14] 「重力計」NASA 2012年12月28日閲覧。

[15] 「磁力計」NASA 2012年12月28日閲覧。

[16] 「Operation IceBridgeホームページ」NASA 2012年12月26日閲覧。

[17] オスキン、ベッキー（2013年8月30日）。「グリーンランドのグランドキャニオンが氷の下で発見される」。Livescience。