Улучшенный лидар обеспечивает круглосуточные данные об атмосферных аэрозолях

Исследователи из восьми институтов под руководством Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) решили программно-аппаратную проблему, которая долгое время затрудняла изучение атмосферных аэрозолей для климатических исследований. Они не только устранили неполадку, но и добились того, что прибор теперь работает лучше, чем когда он был новым.

Получение точных данных — краеугольный камень для прогнозирования изменений климата по мере роста концентрации CO₂ в атмосфере. Значительная часть неопределённости в прогнозах глобального изменения климата связана со сложностью облаков, аэрозолей и их взаимодействий, а также с трудностями учёта этой информации в климатических моделях. Крошечные частицы, взвешенные в атмосфере, поглощают и рассеивают солнечный свет, что влияет на климат. Калибровка всех измерений по единым стандартам помогает снизить научные неопределённости в компьютерных моделях, используемых для моделирования климата.

Лидар, подобно радару, измеряет, как свет рассеивается на аэрозолях в небе. Анализ данных наземного рамановского лидара с площадки ARM в Южных Великих равнинах (Оклахома) показал, что в 2003 году его измерения аэрозолей имели погрешность в 50%. Этот лидар, построенный на 10 лет раньше, был рассчитан на непрерывные круглосуточные измерения. Для решения проблемы исследователи модернизировали электронику и другое оборудование. К 2005 году обновлённый лидар снова ввели в строй. Однако при дальнейшем анализе данных 2006 года выяснилось, что они по-прежнему расходятся с эталонными данными, собранными прибором NASA — бортовым трекирующим солнечным фотометром Эймса.

Чтобы сделать данные корректными, исследователи обратились к компьютерной программе, обрабатывающей исходные сигналы. На основе измерений другими приборами они знали, как должна выглядеть после обработки часть данных — о водяном паре. Доктор Роб Ньюсом из PNNL скорректировал алгоритм обработки сигналов для данных рамановского лидара так, чтобы за 6-месячный период исследований он выдавал известные значения по водяному пару. Затем исправленный алгоритм применили ко всему массиву данных. Новый подход к обработке сигналов привёл к значительному улучшению качества научных данных. Вместо погрешности в 50% показания рамановского лидара теперь укладываются в 8% от стандарта бортового фотометра. Улучшенная обработка данных с этого лидара обеспечит большой объём качественной информации для изучения влияния аэрозолей на образование облаков и энергетический баланс Солнца.