Атмосферный лидар на климатическом спутнике расширяет понимание аэрозолей и облаков

Атмосферный лидар ATLID, последний из четырёх инструментов на борту спутника EarthCARE, запущенного в мае, успешно введён в эксплуатацию. Совместная миссия Европейского космического агентства (ESA) и Японского агентства аэрокосмических исследований (JAXA) предназначена для измерения облаков, аэрозолей и радиации с беспрецедентной точностью.

Исследователи из Института тропосферных исследований имени Лейбница (TROPOS) вносят важный вклад, разрабатывая алгоритмы для определения стратификации аэрозолей и облаков по измерениям инструмента. Калибровку данных нового климатического спутника также обеспечивает масштабная измерительная кампания с участием около 50 наземных станций европейской сети ACTRIS, координируемая TROPOS в Лейпциге.

Атмосферный лидар завершает оснащение нового климатического спутника

Оснащённый четырьмя современными инструментами — облачным профилирующим радаром, атмосферным лидаром, широкополосным радиометром и мультиспектральным формирователем изображений — спутник EarthCARE будет проводить различные измерения одновременно. Это поможет лучше понять, как облака и аэрозоли отражают поступающую солнечную энергию обратно в космос и как они удерживают тепловое излучение Земли, что критически важно для прогнозирования изменений в энергетическом балансе планеты.

Спутник был выведен на орбиту 29 мая 2024 года. В августе атмосферный лидар ATLID передал первые изображения. Этот инструмент испускает короткие импульсы ультрафиолетового света, которые отражаются атмосферными объектами. Анализируя время прохождения и поляризацию отражённого сигнала, можно определить расстояние, концентрацию и тип аэрозолей, а также свойства облаков.

Для интерпретации данных с разных инструментов спутника специально разработана новая модель классификации аэрозолей (Hybrid End-to-End Aerosol Classification, HETEAC). Лидар ATLID также внесёт важный вклад в улучшение прогнозов качества воздуха.

Первые изображения, полученные в августе, демонстрируют разнообразие атмосферы: от профиля полярных стратосферных облаков над Антарктидой, играющих роль в образовании озоновых дыр, до тропического шторма «Дебби» над Мексиканским заливом и шлейфов дыма от лесных пожаров в Канаде.

Обширные измерительные кампании в Атлантике и Европе

Для точной калибровки и интерпретации данных спутника проводятся сложные международные кампании по сравнению с наземными и аэрологическими измерениями. До ноября немецкий исследовательский самолёт HALO будет выполнять полёты под траекторией EarthCARE с Кабо-Верде, Барбадоса и из Оберпфаффенхофена в рамках миссии HALO-PERCUSION.

Одновременно в рамках подпроекта CLARINET исследователи TROPOS используют новую станцию дистанционного зондирования ACTRIS на Кабо-Верде для валидации данных EarthCARE в тропической Атлантике.

Кампания atmo4ACTRIS задействует около 50 станций по всей Европе и за её пределами. Эта плотная сеть необходима, так как спутник на низкой околоземной орбите возвращается над одну и ту же точку только раз в 25 дней. Помимо станций TROPOS в Лейпциге и Мелпице, в кампании участвуют станции Немецкой метеорологической службы (DWD), университетов Кёльна и Лейпцига, а также данные из Арктики (станция Ny-Ålesund от AWI) и из «пылевого пояса» Земли (Кабо-Верде, Кипр, Таджикистан от TROPOS).