Точное дистанционное зондирование для улучшения климатических моделей

Водный бюджет тропосферы, нижнего слоя атмосферы Земли, определяет погоду и играет центральную роль в изменении климата. Изотопный состав водяного пара, то есть соотношение легких и тяжелых молекул воды, позволяет понять лежащие в основе механизмы. Климатологи из Технологического института Карлсруэ (KIT) собирают необходимые данные как с помощью in situ измерений, так и с использованием инструментов дистанционного зондирования, например, на борту спутников. В недавней кампании они впервые совместили оба метода и доказали точность измерений дистанционного зондирования.

Глобальный анализ требует надежных измерений дистанционного зондирования. Эти данные помогут повысить надежность климатических моделей. «Сложный круговорот воды необходимо лучше изучить, чтобы понять наш климат и достоверно оценить его развитие», — говорит Маттиас Шнайдер из Института метеорологии и исследования климата (IMK) KIT.

Во время кампании над морем вблизи канарского острова Тенерифе ученые выполнили шесть измерительных полетов для определения изотопного состава водяного пара на высотах до 7 км. Для этого они использовали специально разработанный в IMK для применения на самолетах диодный лазерный спектрометр ISOWAT, который обеспечивает высокую точность и временное разрешение как в сухих, так и во влажных условиях. Параллельно, в сотрудничестве с испанской метеослужбой (AEMET), проводились измерения на высотах 2370 и 3550 м на Тенерифе с использованием двух коммерческих приборов для измерений in situ и инфракрасного прибора глобальной сети NDACC (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change). Также применялись данные инфракрасного прибора IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer), работающего на борту европейского метеоспутника METOP. Полеты исследовательского самолета были скоординированы с наземными и спутниковыми измерениями.

«Впервые исследователи доказали, что как глобальная сеть NDACC с ее наземными станциями, так и современные метеоспутники предоставляют надежные глобальные данные об изотопном составе тропосферного водяного пара», — отмечает Маттиас Шнайдер. Лучшее понимание механизмов, связанных с атмосферным водным бюджетом, на основе изотопного состава является целью проекта MUSICA, координируемого Шнайдером в IMK. Проект, длящийся пять лет, финансируется Европейским исследовательским советом (ERC) суммой в 1,5 млн евро.