Исследования климата с максимальной добавленной стоимостью

Солнце является движущей силой жизни на Земле. То, какая часть его энергии достигает земной поверхности, фиксируется BSRN (Basic Surface Radiation Network) — всемирной сетью из 54 станций измерения радиации. Их данные представляют интерес не только для климатологов. Например, фотоэлектрические установки генерируют больше энергии, если производители учитывают измерения BSRN. Потенциал, который всё ещё скрывают результаты измерений, будет обсуждаться на следующей неделе на международном семинаре в Потсдаме, Германия.

Проблема казалась почти парадоксальной. Когда над Мюнхеном по небу проплывали небольшие группы белых плотных кучевых облаков, на фотоэлектрические панели одного производителя попадало больше солнечных лучей, чем физики рассчитали для солнечного дня при безоблачном небе. Следствием стали пиковые значения выработки энергии, которые нельзя было использовать, так как преобразователи солнечных модулей были настроены неидеально. «Только после сравнения с данными о радиации наших европейских станций BSRN стала ясна причина этих максимальных значений облучения. В таких условиях на солнечные модули попадают не только прямые солнечные лучи, но и белый рассеянный свет от облаков. Это дополнительная энергия, которую, конечно, необходимо учитывать в расчётах и при проектировании фотоэлектрических систем», — поясняет доктор Герт Кёниг-Лангло, руководитель Всемирного центра мониторинга радиации (WRMC) в Институте полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера (AWI).

Подобные вопросы, связанные с радиацией, станут темами обсуждения, когда AWI проведёт двенадцатый международный семинар BSRN в Потсдаме. На данный момент зарегистрировалось около 70 экспертов по радиации и пользователей данных со всего мира. «Главный фокус трёхдневного мероприятия — наладить диалог между собой. Как BSRN мы стремимся предоставлять лучшие в мире данные о поверхностной радиации. Но для этого мы также должны точно знать, что именно требуется пользователям данных», — говорит Герт Кёниг-Лангло.

Сеть BSRN в настоящее время состоит из 54 измерительных станций и WRMC как центрального архива данных. «Мы собираем данные измерений всех 54 станций, причём сам AWI управляет двумя из них. Одна станция расположена на станции «Ноймайер III» в Антарктиде, а другая — на арктической исследовательской станции в Ню-Олесунде на Шпицбергене», — объясняет Герт Кёниг-Лангло.

Каждая из этих станций оснащена множеством датчиков, измеряющих поверхностную радиацию с интервалом в несколько секунд. В минуту вычисляются среднее, максимальное и минимальное значения. «Наши данные имеют настолько высокое временное разрешение, что можно точно распознать колебания радиации и увидеть, когда солнце скрылось за облаками, а когда было ясное небо», — отмечает Кёниг-Лангло. С конца 1980-х годов таким образом был создан массив данных, который теперь настолько велик, что одному человеку пришлось бы записывать соответствующие данные о радиации круглосуточно каждую минуту в течение 670 лет, чтобы получить сопоставимый объём.

Такая плотность данных BSRN особенно ценится операторами научных спутников. Они используют значения радиации как наземные, высокоточные и надёжные сравнительные данные для выявления ошибок измерений в своих спутниковых данных. К этому массиву данных обращаются климатические моделисты, желающие проверить точность своих компьютерных расчётов. Исследование 2011 года показало, что при планировании солнечных тепловых электростанций полезно консультироваться с результатами измерений BSRN. Герт Кёниг-Лангло: «Эти многочисленные примеры показывают, что сеть и её архив в Институте имени Альфреда Вегенера вносят существенный вклад в климатические наблюдения».