Исследования климата: новые данные AIRS

При исследовании погодных изменений необходимо учитывать множество факторов, таких как температура, влажность, концентрация парниковых газов, количество озона, запылённость атмосферы и комплексно их анализировать. Для этого в последнее время используются спутниковые средства наблюдений и создаются компьютерные модели климата, которые на основе данных наблюдений позволяют прогнозировать дальнейшие изменения.

Существенный вклад в исследования изменений климата средствами нового поколения вносит атмосферный инфракрасный зонд AIRS, установленный на космическом аппарате Aqua. Разработанный в лаборатории реактивного движения NASA JPL, он служит для измерения основных атмосферных газовых составляющих, влияющих на климат. AIRS – первый в серии запланированных инфракрасных зондов, обеспечивающих высокоточные детальные измерения. Он обеспечивает глобальное покрытие Земли как днем, так и ночью, вне зависимости от облачности.

Последние данные, предоставленные AIRS, включают улучшенные профили температуры и влажности, угарного газа, метана и озона, прибор также предупреждает о высоких концентрациях сернистого ангидрида и пыли.

"Эти данные существенно улучшат наши возможности по проведению наблюдений и исследований нынешнего состояния климата, что в свою очередь послужит для улучшения предсказательных моделей", – говорит Мустафа Чахин (Moustafa Chahine), руководитель научной группы AIRS в JPL. С использованием около 2400 частотных каналов, чувствительных в различных областях, AIRS создаёт 3D-карты атмосферной температуры, влажности, облачности и парниковых газов с точностью, доступной на данный момент лишь датчикам на воздушных шарах. AIRS обеспечивает непрерывные измерения по всему земному шару, включая огромные пространства над океаном, где данные от погодных воздушных шаров чрезвычайно ограничены.

Глобальные суточные трехмерные карты озонового слоя позволяют отслеживать его перенос. Это важно для выявления повышенного фона солнечного ультрафиолетового излучения, опасного для людей и животных, и оценки степени его опасности. Во время полярной зимы инфракрасный зонд предоставляет исследователям карты Антарктиды. Он позволяет также отследить глобальный перенос стратосферного озона в нижний слой атмосферы - тропосферу.

На картах выбросов угарного газа от лесных пожаров и от органических отходов человека в тропических лесах и больших городах, составленных AIRS, хорошо видны гигантские пятна, из которых газ разносится по всей планете.

Метан обладает намного более выраженными парниковыми свойствами, чем углекислый газ. На его долю приходится от 5 до 10% вклада в общий парниковый эффект, заключающийся в повышении температуры земной атмосферы. AIRS позволит ученым проследить распределение и перенос метана, лучше понять его влияние на климат.

Вулканы выбрасывают большое количество диоксида серы. AIRS отслеживает выбросы пепла и сернистого ангидрида с суточным разрешением. Он сигнализирует в Национальное бюро по океанам и атмосфере США и Совет по вулканическому пеплу в Вашингтоне о вулканической активности в удаленных районах и о необходимости проведения измерений приборами с большей разрешающей силой. Данные AIRS также помогают обеспечить безопасность воздушных перелетов и избежать повреждений систем пилотирования вулканическими выбросами.

Измерения количества пыли и аэрозолей проводятся с борта Aqua инфракрасным или тепловым детекторами. Круглосуточные наблюдения позволяют понять, как наличие пыли сказывается на общем тепловом и энергетическом балансе Земли. Пылевые бури влияют на химию атмосферы, на осадки, благодаря им переносятся некоторые питательные вещества и микроорганизмы. Интенсивное землепользование и скотоводство, приводящие к опустыниванию и выбиванию пастбищ, служит также причиной увеличения числа пылевых бурь по всему миру. AIRS позволяет изучать перенос пыли, ее инфракрасные свойства и даже различать ее типы. В новом режиме прибор сигнализирует ученым о высоких концентрациях пыли.

Значителен вклад AIRS в области прогнозирования погоды. Наземными центрами используется менее одного процента его данных, что, однако, служит увеличению достоверных среднесрочных прогнозов примерно на 6 часов, улучшению определения местоположения и балльности штормов. Профили температуры и влажности доступны в реальном времени для региональных центров прогнозирования, в частности, утром и вечером – по всему Тихому океану.