EarthCARE, оснащенный четырьмя современными приборами, выполняет ряд различных измерений, которые вместе дают уникальную информацию о сложных взаимодействиях между облаками, аэрозолями и радиацией. Радар профилирования облаков — это облачный радар с частотой 94 ГГц и доплеровским эффектом. Он обеспечивает вертикальные профили облаков для получения подробного представления об их структуре. Атмосферный лидар обеспечивает профили аэрозолей, тонких облаков и верхней части толстых облаков. Он работает на ультрафиолетовой длине волны 355 нм и имеет приемник с высоким спектральным разрешением и канал деполяризации. Широкополосный радиометр измеряет отраженное солнечное излучение Земли и исходящее инфракрасное излучение. Он выполняет как коротковолновые, так и длинноволновые измерения с тремя фиксированными направлениями обзора: вперед, надир и назад. Многоспектральный формирователь изображений обеспечивает изображения для установки общего физического контекста для активных приборов. Измерения одного и того же атмосферного столба производятся четырьмя приборами одновременно. Кредит: ESA/ATG medialab
Предлагая предвкушение того, что произойдет после его полного ввода в эксплуатацию, спутник EarthCARE ЕКА передал первые изображения с помощью своего широкополосного радиометрического инструмента. Эти первые изображения предлагают дразнящий взгляд на тонкости энергетического баланса нашей планеты — тонкого баланса, который управляет нашим климатом.
Энергетический баланс Земли учитывает количество энергии, которое она получает от Солнца, солнечной радиации и количество теплового излучения, которое Земля излучает обратно в космос.
Этот баланс, на который влияют многочисленные факторы, включая облака, аэрозоли и парниковые газы, имеет жизненно важное значение для поддержания относительно стабильной температуры на Земле.
Хотя общеизвестно, что деятельность человека приводит к увеличению концентрации парниковых газов в атмосфере, аэрозоли также попадают в атмосферу от промышленных предприятий, транспорта и сельскохозяйственной деятельности, а также из природных источников.
Глобальная температура повышается, поэтому понимание и мониторинг радиационного баланса имеют решающее значение для изучения и решения проблем, связанных с климатом. Именно поэтому ЕКА совместно с Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA) построили спутник EarthCARE.
EarthCARE был разработан для измерения различных аспектов нашей атмосферы, чтобы помочь нам понять, как облака и аэрозоли отражают входящую солнечную энергию обратно в космос и как они улавливают исходящую инфракрасную энергию.
Эта информация имеет решающее значение для понимания изменения климата и прогнозирования скорости, с которой облака и аэрозоли могут потерять свой нынешний общий охлаждающий эффект в будущем.
Примечательно, что, несмотря на то, что EarthCARE был запущен всего лишь чуть больше месяца назад, он уже передал первые данные со своего радара для профилирования облаков.
И теперь его широкополосный радиометр также демонстрирует свои впечатляющие возможности.
Директор программ наблюдения за Землей ЕКА Симонетта Чели заявила: «Конечно, мы никогда не сомневались в потенциале широкополосного радиометра EarthCARE, но здесь мы видим, на столь раннем этапе миссии, что прибор работает очень хорошо и предоставляет превосходные данные».
«Каждый из различных инструментов спутника играет чрезвычайно важную роль, и когда все они будут работать слаженно, а спутник будет введен в эксплуатацию, тогда научное сообщество и синоптики получат мощный инструмент для углубления наших знаний об энергетическом балансе Земли, развития науки о климате и улучшения прогнозов погоды».
Широкополосный радиометр, имеющий решающее значение для миссии, измеряет потоки излучения в верхних слоях атмосферы Земли.
Широкополосный радиометр, движущийся по орбите спутника, уникален тем, что он одновременно просматривает атмосферу с трех направлений.
Эта информация позволит ученым точно измерить, сколько поступающей от Солнца энергии отражается обратно в космос и сколько тепловой энергии одновременно излучается поверхностью Земли.
Три различных угла обзора широкополосного радиометра — один прямо вниз от спутника, один перед траекторией спутника (вперед) и один позади траектории спутника (назад) — имеют ключевое значение для получения систематических трехмерных изображений как отраженного, так и испускаемого излучения.
Сравнение этого показателя с радиацией, рассчитанной на основе комбинированных измерений с помощью других приборов спутника, значительно улучшит наше понимание взаимодействия аэрозоля, облаков и радиации.
На этом изображении показана измеренная яркость в переднем плане вдоль орбитальной траектории EarthCARE через западное Средиземноморье, около 1300 км от северной Испании до Алжира. Эта яркость показывает, сколько солнечной энергии отражается обратно в космос. Кредит: ESA
Изображение выше было сделано 18 июля, всего через несколько часов после того, как широкополосный радиометр начал свои измерения. На нем показана яркость в переднем плане вдоль орбитальной траектории EarthCARE через западное Средиземноморье, примерно на участке протяженностью 1300 км от северной Испании до Алжира.
Яркость показывает, сколько солнечной энергии отражается обратно в космос. Например, белые яркие облака отражают много солнечного света, что показано красным, в то время как море отражает мало солнечного света обратно на спутник и выглядит темным, что показано синим.
Хотя данные показывают отчетливый переход между побережьем Испании и Средиземным морем, над открытым морем разница незначительна. Переход от более темных к более ярким цветам над побережьем Алжира объясняется наличием аэрозолей и тонкой облачности.
Изображение ниже приближается к Атласским горам, где грозовые облака возвышаются на 10 км в атмосфере. Три различных угла обзора широкополосного радиометра захватывают облака с немного разных позиций.
Изображение приближается к Атласским горам с грозовыми облаками, возвышающимися на 10 км в атмосфере. Оно показывает измеренную яркость, которая указывает, сколько солнечной энергии отражается обратно в космос. Три различных угла обзора широкополосного радиометра захватывают облака с немного разных позиций. Это очевидно по положению теней облаков относительно облаков: они кажутся севернее облака для вида спереди, восточнее для вида снизу и южнее для вида сзади. Кредит: ESA
Это можно увидеть по кажущемуся положению теней облаков относительно самих облаков: при взгляде вперед они кажутся севернее облака, при взгляде вниз — восточнее, а при взгляде назад — южнее.
Такое сочетание углов обзора является сильной стороной инструмента — один вид не смог бы полностью раскрыть солнечный свет или тепловое излучение, отражаемое или испускаемое облаками и другими объектами. Вид с нескольких углов собирает информацию о направленном распределении энергии, которая наблюдается в верхней части атмосферы.
Наличие такого трехмерного изображения в глобальном масштабе, а также данных с трех других инструментов EarthCARE — радара для профилирования облаков, атмосферного лидара и многоспектрального формирователя изображений — имеет ключевое значение для развития науки о климате.
Информация от: Европейским космическим агентством
