Die Methode, mit der Ameisen im Untergrund verfolgt werden, könnte die Art und Weise revolutionieren, wie wir die Schneehöhe aus dem Weltraum messen

Ameisen könnten die unwahrscheinlichen Helden sein, wenn es darum geht, die Gesundheit unseres Planeten inmitten einer Klimakrise besser zu verstehen. In einem Papier veröffentlicht zu Grenzen in der Fernerkundunghat ein Team von Wissenschaftlern, einschließlich denen der NASA, einen Weg gefunden, die Schneehöhe aus dem Orbit mithilfe von Ameisen tief im Untergrund abzuschätzen.

Ein Mitglied des Teams ist Yongxiang Hu vom Langley Research Center der NASA, der sich von Physik und Biologie inspirieren ließ, um ein einzigartiges Schneehöhenmodell zu erstellen. Ein zuvor entwickeltes Modell ergab, dass die durchschnittliche Zeit, die eine Ameise innerhalb der Kolonie herumläuft, bevor sie zurückkommt, ungefähr viermal so groß ist wie das Volumen der Kolonie geteilt durch ihre Oberfläche.

Photon bewegt sich wie Ameisen in Kolonien

„Ich habe die Eigenschaften von Wolken studiert und gelernt, dass Licht zwischen Wolkenpartikeln zufällig abprallt, ähnlich der Bewegung der Ameisen in ihrer Kolonie. Also dachte ich, dass die Ameisentheorie auch auf Schnee zutreffen könnte, da Schnee aus Wolken kommt“, erklärte Hu.

Auf die gleiche Weise wie eine Ameise in die Kolonie geht und sich zufällig bewegt, bevor sie wieder herauskommt, tritt ein Lichtphoton von einem Lidar-Instrument in den Schnee ein und wird gestreut, wenn es auf die Schneepartikel trifft, bis es austritt und vom Teleskop erkannt wird ICESat-2 (Eis-, Wolken- und Landhöhensatellit-2).

Durch die Anwendung einer speziellen Modellsimulation zur Überprüfung einer Gleichung, die derjenigen ähnelt, die verwendet wird, um abzuschätzen, wie weit eine Ameise in einer Kolonie reisen kann, fanden die Forscher heraus, dass es möglich war, die durchschnittliche Entfernung zu messen, die ein Photon im Schnee zurücklegte. Dies zeigte, dass die Schneetiefe etwa die Hälfte der durchschnittlichen Entfernung betrug, die das Photon im Schnee zurücklegte.

Eis und Schnee: die unlösliche Verbindung

ICESat-2 wurde 2018 gestartet und zielte darauf ab, die Tiefe der schneebedeckten Eisschilde und des Meereises der Erde zu bestimmen. In der Vergangenheit hat sich die Messung der Schneehöhe als schwierig erwiesen, da sie eine Konsolidierung von Lidar mit Mikrowellenmessungen erforderte.

Mit dieser neuen Innovation, mit der gemessen wird, wie tief die Schneeschicht ist, die Meereisoberflächen und -berge bedeckt, können sich Wissenschaftler ein klareres Bild davon machen, wie sich die Klimakrise auf die Dicke des Meereises und der Gletscher über Land auswirkt.

„Snowpack bietet Wasserressourcen in vielen Regionen, darunter im Westen der USA und in Teilen Europas, Afrikas und Asiens. Die Schneehöhe ist zusammen mit der geschätzten Schneedichte wichtig für das Wasserressourcenmanagement“, fügte Hu hinzu.

Wie stark werden die Schneefälle zurückgehen?

Schnee spielt eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Klimas, weil er die Energie der Sonne zurück ins All reflektiert und hilft, den Planeten kühl zu halten. Weniger Schnee auf dem Boden bedeutet weniger Reflektivität und mehr globale Erwärmung.

Während die Vorhersage von Niederschlägen relativ einfach ist und Klimamodelle durchweg einen Anstieg der globalen Niederschläge zwischen 3 % und 7 % vorhersagen, ist die Schätzung, wie die Schneefälle in den mittleren Breiten aufgrund der globalen Erwärmung zurückgehen könnten, viel komplexer. Hier wird diese neue Technik einen Unterschied machen.

Hu arbeitete mit anderen Wissenschaftlern der NASA, der University of Arizona, des Stevens Institute of Technology und von Ball Aerospace zusammen und hofft, dass Klimawissenschaftler zunehmend Schneeeigenschaften übernehmen werden, die von dieser robusten, auf Physik basierenden Technik abgeleitet werden, um ihre Vorhersagen zu treffen.

„Ich bin zuversichtlich, dass diese Technik die Art und Weise revolutionieren wird, wie wir die Schneeentwicklung in der Zukunft vorhersagen und Änderungen des Meereises modellieren, und wir arbeiten bereits am Design der nächsten Generation von Satelliten speziell für die Schneehöhe“, sagte Hu.