От прогнози за времето до изменението на климата, NASA AIRS изгражда наследство

Кредит: NASA/JPL-Caltech

Атмосферният инфрачервен ехолот помага на изследователите да прогнозират метеорологичните условия, да анализират замърсяването на въздуха, да наблюдават вулканите и да проследяват изменението на климата. И има още.

На 13 април виелица падна 4 фута сняг на Майнот, Северна Дакота, когато горски пожар, предизвикан от суша, изгоря в Руидозо, Ню Мексико, а силните бури предизвикаха осем торнадо в Кентъки. Атмосферният инфрачервен ехолот (AIRS) на НАСА помогна на метеоролозите да предскажат тези събития, както и от стартирането му през 2002 г. Но сега AIRS също помага на изследователите да изчислят ролята, която изменението на климата играе в тези метеорологични явления. Той стана незаменим по други начини, които не бяха предвидими, когато метеорологичният инструмент беше изстрелян на борда на сателита Aqua на НАСА през май 2002 г.

„Разбирането на случилото се през първите две десетилетия на 21-ви век е от съществено значение за разбирането на изменението на климата и няма по-добро досие от AIRS за изследване на това“, каза Жоао Тейшейра, ръководител на научния екип AIRS в лабораторията за реактивни двигатели на НАСА в Южна Калифорния. „Виждам ни като настойници на този ценен набор от данни, който ще бъде нашето наследство за бъдещите поколения.“

AIRS измерва инфрачервеното лъчение (топлина) от въздуха под сателита, за да създаде триизмерни карти на атмосферната температура и водните пари, основните съставки на всякакъв вид време. Инструментът се оказа почти незабавен успех: в рамките на три години след стартирането на AIRS, прогнозните оценки от професионални метеоролози показаха, че интегрирането на данните от AIRS в моделите за прогнозиране на времето води до значително повишаване на точността.







Инструментът AIRS на НАСА проследи рекордна гореща вълна, която се засили в северозападната част на Тихия океан миналия юни. AIRS остава жизненоважен ресурс за прогнозиране на времето и 20 години след стартирането му той също се превърна в ресурс за разбиране на ролята на изменението на климата при метеорологични явления като това. Кредит: NASA/JPL-Caltech

Отвъд времето

Инструментът AIRS е спектрометър, който разбива радиацията на дължини на вълната, подобно на призмата. Но когато по-ранните космически спектрометри имаха 15 или 20 детектора, всеки от които наблюдаваше широки ленти от инфрачервени дължини на вълната, AIRS има 2378 детектора, всеки от които открива специфична дължина на вълната, и всеки детектор прави почти 3 милиона измервания на ден. Този огромен скок в качеството и количеството на данните не само успя да подобри прогнозата за времето, но и вдъхнови ново поколение подобни космически инструменти от космическите агенции по целия свят.

През 2002 г. подготовката на тази технология за стартиране изисква иновативен дизайн и умела конструкция, за да побере хилядите детектори. Създателите на инструмента в крайна сметка подредиха детекторите в 17 дълги реда, всеки от които с ширина по два детектора (за резервиране в случай на повреда) с дължина около 150 детектора, и ги групираха в един сбор от фокална равнина. „Когато го видях за първи път, казах: „Шегуваш се с мен“, каза Том Пагано, ръководител на проекта AIRS в JPL. „Това беше голямо техническо постижение за времето си. „Други постижения, като например разработването на криоохладител за охлаждане на детекторите AIRS, доведоха до инструмент, който е изключително дълготраен и изключително стабилен.

„Благодарение на невероятното инженерство данните, с които разполагаме сега, са почти със същото качество, както преди 20 години, когато инструментът беше нов“, каза Тейшейра.

Стабилността е от съществено значение за учените, за да идентифицират слаби, но постоянни сигнали за изменение на климата от шума от вариациите на времето от година на година. Тъй като глобалната температура нараства с 1,5 градуса по Целзий по-топла, отколкото в прединдустриалните времена, две десетилетия последователни и многостранни измервания на AIRS осигуряват несравним сателитен запис на глобалното затопляне. Съществуват и други сателитни записи на отделни парникови газове или температура на повърхността, например, но няма други глобални записи на данни, които да съответстват на продължителността и широкия диапазон на дължината на вълната на всички данни от AIRS.






Пуснат през 2002 г. на борда на сателита Aqua на НАСА, AIRS създава 3D карти на температурата на въздуха и повърхността, водната пара и свойствата на облаците. Неговите данни формират „отпечатък“ на състоянието на атмосферата в даден момент и място, като допринасят за климатичните данни за бъдещите поколения. Кредит: NASA/JPL-Caltech

сграда на наследството

Когато AIRS стартира, екипът на мисията се стремеше да събира данни в продължение на 15 години, каза Пагано. „Ние отидохме до невъобразими неща, за да направим инструмент, който няма да се провали в орбита. Това беше философията за това как изградихме тези инструменти на сателита Aqua.“

И тъй като данните продължаваха да идват, изследователите намираха все повече и повече приложения за тях. Изследователите наскоро използваха данните от AIRS, за да открият атмосферни вълни от изригването на вулкана Хунга Тонга-Хунга Хаапай. По-рано тази година изследователите също използваха данни от AIRS, за да определят количествено връзката между влажността и грипните епидемии. Освен това данните от AIRS се използват за проследяване на облаци, въглероден диоксид, метан, озон и други газове и замърсители със спектрални сигнатури в инфрачервения диапазон на дължина на вълната, открит от AIRS.

Екипът на AIRS и други изследователи все още проучват други приложения на набора от данни. „Има още какво да вземете от този инструмент“, каза Пагано. „Той има толкова богато информативно съдържание.“


След рекордна гореща вълна


Предоставено от Лаборатория за реактивно движение

цитат: От прогнози за времето до изменението на климата, AIRS на НАСА изгражда наследство (2022 г., 6 май), извлечено на 8 май 2022 г. от https://phys.org/news/2022-05-weather-climate-nasa-airs -legacy. html

Този документ е обект на авторско право. Освен за честна употреба за целите на частно проучване или изследване, никоя част не може да бъде възпроизвеждана без писмено разрешение. Съдържанието е предоставено само за информация.

Add Comment