アイスブリッジ作戦
NASAのDC-8は、2012年の南極キャンペーンの飛行前手順中、チリのプンタアレナス空港のランプに停泊している。
グリーンランド東海岸のヨハン・ペーターゼンス・フィヨルドに流れ込むブルックナー・グレッチャーとハイム・グレッチャー。2016年9月、NASAのHU-25Cファルコン機から撮影。

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、航空機搭載プラットフォームを活用し、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年にかけて実施されたこのプログラムでは、氷の高度、厚さ、そしてその下の岩盤地形を測定するための高度な機器を搭載した様々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の構築に貢献しました。IceBridgeは、グリーンランド氷床の下にある地球最長の峡谷の発見に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は極地の氷の観測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2009年に技術的な故障により退役し、NASAは氷観測専用の衛星を失いました。次世代衛星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、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月に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、陸氷と海氷の専用飛行、またはその組み合わせのいずれかになります。これ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もあります。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

アイスブリッジ作戦で使用されたP -3オリオン航空機

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オリオン機を用いて開始され、同年後半には南極圏でダグラスDC-8機が使用された。プログラム全体を通して、キングエアB-200、ガルフストリームV、ガーディアン・ファルコンなどの航空機も使用された。[ 5 ]

衛星ではなく航空機を使用することには、トレードオフがあります。一つの欠点は、衛星の方がはるかに広い範囲を観測できることです。また、衛星は常時測定を行うのに対し、アイスブリッジの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ます。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交換またはアップグレードでき、固定された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ります。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のような航空機で観測できる低高度でしか機能しません。[ 2 ] [ 5 ]

楽器

大陸氷床の動的な動きを理解する上で極めて重要な、南極大陸の基盤地形。
NASA の Operation IceBridge ミッションのデータセット BEDMAP2 を視覚化したもの。レーザーと氷貫通レーダーを使用して取得され、表面の高さ、岩盤の地形、氷の厚さを収集しています。
2013年、ブラック島の地上調査のためマクマード基地からヘリコプターが離陸する。

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、氷の表面高度を測定するレーザー装置である空中地形測量装置（Airborne Topographic Mapper）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。その他にも、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、積雪レーダー、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、数多く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に反射させ、反射光が戻ってくるまでの時間を測定するレーザー高度計です。この時間データと航空機の位置・姿勢情報を組み合わせることで、研究者は氷の高度を計算することができます。毎年同じ氷域の上空を飛行することで、高度の変化の時系列データを構築することができます。この装置はICESatで使用されているライダー装置と同様に機能し、ICESat-2が運用開始されるまで、高度変化の記録を維持するのに役立っています。[ 6 ]

陸地植生・氷センサー（LVIS） - 陸地植生・氷センサー（LVIS）は、高高度での運用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、様々な航空機に搭載されてきました。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の観測範囲を拡大します。[ 7 ]

レーダー

アイスブリッジ作戦では、カンザス大学氷床リモートセンシングセンター（CReSIS）が運用する最大4種類のレーダー機器が使用されます。 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ます。[ 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、氷床下の地形をマッピングするために使用されます。この装置は、複数のチャンネルと広範囲のレーダー周波数を用いて、氷床下の氷層構造と岩盤を画像化します。氷床下の地形に関する情報は、氷床のモデリングに役立ちます。[ 9 ]

積雪レーダー- CReSIS積雪レーダーは、陸地および海氷上の積雪層の厚さを測定するために使用されます。積雪の厚さの測定は、海氷の厚さを推定する上で非常に重要です。[ 10 ]

Kuバンドレーダー高度計- アイスブリッジは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面の標高を測定することができます。[ 11 ]

積雪レーダー- 積雪レーダーは、氷の最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速度をマッピングすることができます。[ 12 ]

測量機器

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地図を作成するために使用される航空機搭載型デジタル画像システムです。DMSは下向きのデジタルカメラで、複数のフレームを撮影し、コンピュータソフトウェアを用いて画像モザイクを作成します。[ 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機器も使用されます。この機器は航空機の下の重力場の強さを測定し、研究者はこれを用いて浮氷棚の下の水空洞の形状を特定することができます。水は岩石よりも密度が低いため、浮氷の領域では、その下に岩石がある領域よりも重力場が弱くなります。[ 14 ]

磁力計- NASAのP-3オリオンは、氷床下の岩石の特性に関するデータを収集するために磁力計を搭載しています。密度と磁気特性から岩盤の種類を推定することができ、氷床下の基底状態を判断するのに役立ちます。[ 15 ]

研究

アイスブリッジ作戦中に撮影されたパイン島氷河の航空写真

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・マクレガーが率いるこのプロジェクトは、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次元画像を取得する。[ 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ある。アイスブリッジは、氷床、氷河、海氷上のデータを収集することでこれを実現する。パインアイランド氷河はそのような焦点領域の一つである。そこで、オペレーション・アイスブリッジは、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して知られる領域を注意深く監視している。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る可能性がある。[ 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

NASAのOperation IceBridgeは、2年連続で欧州宇宙機関（ESA）のCryoVExプログラムと協力し、北極海氷の上空を低空飛行する航空機と、その上空を周回するESAのCryoSat衛星を観測します。このビデオでは、IceBridgeプロジェクトの科学者であるマイケル・スタディンガーが、両機関が作成する長期共同データセットの利点について説明します。
2012年、5人の教師がNASAのP-3B航空機に招待され、アイスブリッジ作戦でグリーンランドの氷河の上空500メートル（1,600フィート）を飛行しました。

参考文献

  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29日時点のオリジナルよりアーカイブ。2010年8月31日閲覧。
  2. ^ a b c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、海氷予報の精度向上にさらに貢献」 NASA。
  4. ^ 「NASA​​ IceBridge Campaigns」 NASA 2018年6月20日閲覧。
  5. ^ a b c「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・氷床センサー（LVIS）」 NASA 2012年12月26日閲覧。
  8. ^ Bertolucci, Jeff (2013年5月13日). 「NASA​​の極地氷上飛行：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. ^ Oskin, Becky (2013年8月30日). 「グリーンランドのグランドキャニオン、氷の下で発見」 Livescience. 2016年5月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年8月30日閲覧。
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