Сеть гражданской науки создает точные карты атмосферной пыли

Измерения, выполненные тысячами гражданских ученых в Нидерландах с помощью смартфонов и надстройки iSPEX, предоставляют точные данные о пылевых частицах в атмосфере, которые дополняют профессиональные измерения. Команда iSPEX под руководством Франса Сника из Лейденского университета проанализировала все данные, собранные за три дня в 2013 году, и объединила их в уникальные карты распределения пылевых частиц над Нидерландами. Результаты соответствуют, а иногда даже превосходят данные наземных измерительных сетей и спутниковых инструментов.

Карты iSPEX достигают пространственного разрешения до 2 километров, в то время как спутниковые данные гораздо грубее. Они также заполняют «слепые зоны» существующих наземных сетей мониторинга атмосферы. Научная статья с первыми результатами проекта iSPEX публикуется сегодня в журнале Geophysical Research Letters.

Команда iSPEX разработала новый метод атмосферных измерений в виде недорогой надстройки для камер смартфонов. Приложение iSPEX инструктирует участников сканировать голубое небо, пока встроенная камера телефона делает снимки через эту надстройку. Фотографии фиксируют как спектр, так и линейную поляризацию солнечного света, рассеянного взвешенными пылевыми частицами, и, таким образом, содержат информацию об их свойствах. Хотя такие свойства сложно измерить, более глубокие знания об атмосферных частицах необходимы для понимания их влияния на здоровье, климат и воздушное движение.

Тысячи участников проводили измерения iSPEX по всей территории Нидерландов в три безоблачных дня 2013 года. Этот масштабный эксперимент гражданской науки позволил команде iSPEX проверить надежность нового метода.

После тщательной проверки качества каждой предоставленной точки данных, измерения, записанные в определенных областях за ограниченное время, усредняются для достижения достаточной точности. Затем данные преобразуются в Атмосферную оптическую толщину (AOT) — стандартизированную величину, связанную с общим количеством атмосферных частиц. Данные AOT от iSPEX соответствуют аналогичным данным со спутников и наземной станции AERONET в Кабо (Нидерланды). В районах с достаточно высокой плотностью измерений карты iSPEX могут различать даже более мелкие детали, чем спутниковые данные.

Руководитель группы Сник: «Это доказывает, что наш новый метод измерений работает. Но главная сила iSPEX — это философия измерений: создание сети гражданской науки из тысяч энтузиастов-добровольцев, которые активно проводят измерения на открытом воздухе. Таким образом мы можем собирать ценную информацию об атмосферных частицах в местах и/или в моменты времени, не охваченных профессиональным оборудованием. Эти результаты даже точнее, чем мы надеялись, и дают толчок дальнейшим исследованиям и разработкам. Сейчас мы изучаем, в какой степени можем извлечь из данных iSPEX больше информации о частицах, например, об их размерах и составе. И, конечно, мы хотим организовать еще много дней измерений».

С помощью гранта, поддерживающего публичные мероприятия в Европе в рамках Международного года света 2015, команда iSPEX готовится к международному расширению проекта. Это расширение предоставляет возможность национальным и международным организациям присоединиться к проекту. Сник: «Наша конечная цель — создать глобальную сеть гражданских ученых, которые вносят свой вклад в измерения для изучения источников и социальных эффектов загрязняющих атмосферных частиц».