Tillämning av C opernicus Sentinel-3 data för forskning och samhällsbehov

I februari 2016 lanserades ESA Sentinel-3 (S3A), följt av S3B i april 2018, och S3C kommer förmodligen att lanseras i mitten av 2023. Varje S3-satellit är utrustad med Ocean Land Color Instruments (OLCI). S3 är den marina delen av EU:s Copernicusprogram som är planerat till 2030. Detta nya uppdrag drar nytta av arvet vilket etablerats genom ESA:s ENVISAT-program (2002-2012) och dess Medium Resolution Imaging Spectrometer
(MERIS). Den största fördelen med MERIS och OLCI är deras förbättrade rumsliga (300 m) och spektrala upplösning i jämförelse med andra marina sensorer, som även förbättrar övervakningen av kust- och sjövatten. Med två OLCI-instrument i rymden har den tidsmässiga täckningen redan ökat till ungefär en satellitbild per dag över Östersjön, och frekvensen kommer att bli ännu högre när S3C lanseras. Denna konstellation gör det möjligt att bättre lösa fenologiska cykler och att fånga upp exceptionella händelser i kustvatten, därav kommer detta leda till förbättrad övervakning av klimatförändringar.

Data från MERIS och OLCI kan användas för att mäta olika optiska beståndsdelar av vatten (t.ex. klorofyll-a
(Chl-a), suspenderat material (suspended particulate matter, SPM) och löst organiskt material (coloured dissolved organic matter, CDOM). Dessa optiska variabler kan användas för övervakning av vattenkvaliteten och för att bedöma miljöförändringar över tid, under förutsättningen att lämpliga algoritmer utvecklats och data är validerad.

Våra intresseområden är optiskt komplexa vatten med höga halter av CDOM, såsom Östersjön, Bottenviken och Vänern. Grundhypotesen är att klimatförändringarna leder till en ökning av nederbörd i norra Europa och i allmänhet till mer frekventa stormhändelser. Dessa händelser orsakar ökad erosion och avrinning av löst och suspenderat material i sjöar och kustvatten. Några av produkterna från marin fjärranalys (som t.ex. klorofyll och reflektans) har redan deklarerats som väsentliga klimatförändringsvariabler av World Metrological Organization (WMO). Utöver detta kan även grumlighet och CDOM fungera som viktiga indikatorer på klimatförändringar, t.ex. för att övervaka ökad frekvens av kraftig nederbörd följt av översvämningar.

Vi kommer att använda några av våra egna regionala algoritmer som utvecklats i tidigare SNSA-projekt och andra publicerade algoritmer samt produkter från Ocean Color Climate Change Initiative portal (OC-CCI) för att utvärdera möjliga långtidseffekter av klimatförändringar på kust- och inlandsvatten (1998-2021). OC-CCI data återstår att valideras i dessa mycket absorberande vatten, dessutom kommer vi även att beskriva osäkerheten.

Ett annat syfte med detta projekt är att förbättra användningen av satellitdata för samhällsbehov. Vår grupp är en viktig medlem i EUMETSATs Sentinel-3 Valideringsteam med fokus på optiskt komplexa vatten (dvs. höga
CDOM-vatten). Vi validerar avancerade algoritmer och processorer (anpassade för kust- och inlandsvatten) och bedömer deras osäkerhet.
Vi kommer att stödja Ocean Colour Thematic Assembly Centre (OCTAC) som är en del av Copernicus Marine Environment Monitoring Service (CMEMS) med valideringsdata för OLCI Neural Network Swarm (ONNS) som används för OLCI data från Östersjön.

Utöver detta erbjuder vi biooptisk utbildning till de viktigaste marina övervakningsgrupperna i Sverige. Ett av målen med detta projekt är att ge experthjälp till SMHI vid upprättandet av toppmoderna Sentinel-3-valideringsprocedurer för Swedish Space Data Lab. Detta kommer att göras via gemensamma workshops och ett antal gemensamma valideringskampanjer samt personlig konsultering.

Projektet är relevant för FNs globala miljömål, särskilt Mål 13 ”Climate action” samt Mål 14 ”Life below water”. Därtill riktar sig projektet till flera av de svenska miljömålen, t.ex. ”Reducerat klimatpåverkan”, ”Ett hav i balans” och ”Ingen övergödning”. Vi har redan inrättat samarbeten med slutanvändare, dvs. Vatten- och kustförvaltningsverket, och länsstyrelserna i Stockholm och Norrbotten.