Denne droneturen kan være første skritt mot bedre snøkart

Dybden på snøen i høyfjellet er viktig informasjon for dem som jobber med klima, flom og vannkraft. Men foreløpig er kunnskapen mangelfull.

Denne droneturen kan være første skritt mot bedre snøkart
Kunnskapen om snødybden i verdens fjellstrøk er mildt sagt begrenset. Nytt forskningsprosjekt håper å rette på det. Foto: Eivind Torgersen/UiO

Det er ikke bare skientusiaster som er opptatt av hvor mye snø det er i fjellet. Snødybde er essensiell informasjon blant annet for dem som driver med flomvarsel, vannkraft og strømpriser.

– Det er mange som er veldig interessert i snødybdedata. Det er virkelig noe som mangler og som ikke er så lett å få tak i hvis man ikke har vært der selv og målt, sier forsker Désirée Treichler ved Institutt for geofag på Universitetet i Oslo.

I dag er det så som så med kunnskap og kart over hvor mye snø det faktisk er og har vært på norske vidder og i verdens mange fjellstrøk. Treichler er i gang med et prosjekt der målet er å lage detaljerte kart over snødybden i fjellet, gjerne på en global skala.

Hun er i utgangspunktet ikke ute etter å lage snødybdemeldinger i sanntid eller varsler for fremtiden. Det viktigste er å få mer og bedre kunnskap om snødybde.

– De aller fleste steder vet vi nemlig rett og slett ikke hvor mye snø som ligger på bakken.

– Folk vil gjerne ha kart over snødybde hver dag, men tilgjengeligheten på data setter en stopper for det. Vi starter derfor med å lage snøkart bakover i tid, sier Treichler.

Snødybde viktig for permafrost

Dette vil blant annet være viktig for kunnskapen om permafrost. I den frosne grunnen ligger det lagret store mengder metan som en potensiell klimatrussel dersom permafrosten tiner. Bratte fjellsider som tiner, kan også være en kilde for farlige ras.

– Snødybden er veldig viktig for å modellere permafrost, sier Treichler.

Livia Piermattei og Zhihao Liu gjør dronen klar til å fly. Foto:  Eivind Torgersen/UiO

Uten snø om vinteren blir bakken veldig kald, kanskje så kald at den ikke tiner helt opp i løpet av sommeren. Hvis dette skjer minst to år på rad, kaller vi det permafrost.

– Hvis det er bare bitte litt snø, blir bakken gjerne veldig kald fordi den hvite snøen reflekterer alt sollys, men et litt tykkere snølag kan også isolere noe. Hvis det er mer enn 40 centimeter snø, er bakken godt isolert. Da blir det ikke permafrost, sier Treichler.

Mangler målestasjoner i høyfjellet

Snødybdedata fra satellitt kan være en ny kilde til kunnskap om nedbør i høyfjellet. Det finnes nemlig nesten ikke målestasjoner på fjellet, selv ikke i Norge.

– Vi har rett og slett ikke målinger i avsidesliggende strøk og veldig høyt oppe, for eksempel i høyfjellet i Asia. Derfor er vi spesielt interessert i disse områdene. Bedre kunnskap om snømengden i fjellet kan være svært nyttig for befolkningen som lever av vannet i elvene ned i lavlandet, sier Treichler.

Prosjektet hun leder, som heter «Snowdepth», samarbeider med flere partnere og andre prosjekter i Kirgisistan og Tadsjikistan.

– Det er mulig vi kan putte våre satellitt-baserte snødybdedata inn som observasjoner i modeller for klimareanalyse. Dermed kan vi forbedre analysene for blant annet Tibetplatået og andre fjellområder.

– Ved å putte inn alle disse dataene blir modellene hele tiden bedre. De gjenspeiler været som har vært, omtrent også på de punktene der vi ikke har noen målinger. Dette blir brukt av forskere innenfor blant annet geofag, meteorologi eller biologi, sier Treichler.

Les også

En sjelden satellitt

For å kunne lage de snødybdekartene hun er ute etter, er Treichler avhengig av data fra lasersatellitter. Dem er det ikke mange av.

– Det er ikke lett å drive lasermålinger fra satellitter. Det er veldig dyrt og fryktelig komplisert, sier Treichler.

Hun er helt avhengig av NASAs lasersatellitt ICESat-2. Derfra skal hun få dataene hun trenger.

Men aller først må hun forsikre seg om at det hun får derfra, faktisk samsvarer med snøforholdene i fjellet. Hun må ut og måle selv.

– Laserstrålen fra en satellitt treffer et område som er omtrent så stort som en tennisbane. Innenfor et slikt område kan det være ganske store høydeforskjeller, forklarer Treichler.

Flyvningen er programmert på forhånd, og Livia Piermattei følger med på skjermen. Foto:  Eivind Torgersen/UiO

Med en drone kan de gjøre snødybdemålinger med flere hundre punkter per kvadratmeter, og det er slike detaljer de trenger for å validere dataene fra satellitten. Men det hjelper ikke bare å dra til fjells med en drone et tilfeldig sted en tilfeldig dag. De må treffe banen til satellitten så nær som mulig i tid, og de må være trygge på at data fra satellitten ikke ble forstyrret av for tett skydekke.

Da ICESat-2 i mars i år fløy over Hardangervidda en solskinnsdag, et sted som var lett tilgjengelig fra veien, kastet de seg i bilen i retning Haugastøl.

– Vi dro til nøyaktig samme sted som denne satellitten fløy over og laget et eget opptak av snøoverflaten med drone for å se hvordan de kan sammenlignes, sier Treichler.

– Med dronebildene får vi et kart som er veldig detaljert og som vi kan sammenligne med satellittbildene. Da får vi en anelse om nøyaktigheten i dataene vi får fra satellitten.

Dronen er forhåndsprogrammert

Med fulle sekker og pulker på slep finner forskerne fram til det nøyaktige stedet der de skal starte flygningen. Det er dronepilot Livia Piermattei, postdoktor ved Institutt for geofag, som har kommandoen.

Hun har gjort et grundig forarbeid for at flygningen skal tilfredsstille vitenskapens strenge krav. Alt er programmert på forhånd.

– Det er ikke lett å planlegge flygningen på stedet, og vi må være helt sikre på at vi flyr i riktig område. Med en god plan er det bare å finne det riktige punktet der du vil starte, sier Piermattei.

Når hun trykker på startknappen, flyr dronen til værs og følger deretter løypa hun har lagt opp. Fem ganger flyr den et strekk på 1,6 kilometer og kartlegger dermed en stripe i terrenget som samsvarer med den ICESat-2 dekket noen dager tidligere.

Piermattei sender dronen ut på to slike turer. Først med et instrument som kontinuerlig sender lasersignaler ned mot bakken. Basert på hvor fort signalene kommer i retur, får de nøyaktig høyde på snøoverflaten. Denne teknikken kalles lidar (Light Detection and Ranging).

På neste tur har dronen med seg et fotoapparat som tar hundrevis av bilder som overlapper hverandre. Gjennom en metode som kalles stereo-fotogrammetri bruker de dette til å lage 3D-modeller av overflaten.

– Egentlig trenger vi ikke både lidar og fotogrammetri. Begge kan hver for seg gi oss 3D-modeller av overflaten. Vi gjør begge deler av vitenskapelige årsaker, for å sammenligne de to metodene, sier Piermattei.

For å finne fram til snødybden må forskerne sammenligne disse målingene med tilsvarende målinger av bakken uten snø.

Det er veldig viktig å vite mer om snødybden for dem som modellerer permafrost, sier forsker Désirée Treichler. Her venter hun på kollegaene ved et av målepunktene de har lagt ut. Foto:  Eivind Torgersen/UiO

– Vi har digitale høydemodeller for en snøfri overflate, og vi bare trekker denne høyden fra hva dronen forteller oss, sier Piermattei.

Hvis snøoverflaten for eksempel ligger 1186 meter over havet, og høyden uten snø er 1183 meter, vet de at snødybden er 3 meter på akkurat det punktet.

– Vi kan se hvor mye snødybden varierer i terrenget i veldig liten skala. Snødybden svinger veldig mye, så det er i seg selv veldig spennende, sier Treichler.

Må vente på satellittdata

Målingene fra droneflygningen gir et veldig bra bilde av den faktiske snødybden, men det er ikke mulig å kartlegge hele Hardangervidda eller andre fjellområder med drone. Det blir for omfattende. Vidda er både for stor og for utilgjengelig.

– Håpet mitt er at denne valideringsstudien viser at satellittdataene er nøyaktige og fungerer til formålet vårt. Hvis vi kan bevise at det går bra, trenger vi ikke å dra i felt med drone hele tiden, sier Treichler.

Oppdrag utført! Nå må Désirée Treichler og Livia Piermattei vente på data fra NASA. Foto:  Eivind Torgersen/UiO

Fortsatt må de vente en stund med å konkludere. Som i så mye annen forskning trenger de en god porsjon tålmodighet. Først om noen måneder kommer de bearbeidede dataene fra ICESat-2. Det er da det virkelige arbeidet starter.

– Rådataene fra satellitten trenger så mye komplisert databehandling før de viser noe vi kan bruke, at det tar cirka tre måneder fra satellitten har fløyet over, til NASA er klare til å slippe ut dataene.

– For å lage snødybdekart også ved siden av den tynne stripen der ICESat-2-satelliten fløy over, skal vi bruke data fra mange flere satellitter, fra modeller, værmodelldata og mye annet, sier Treichler.

Denne artikkelen ble først publisert på Titan.uio.no

Les også