Новые результаты от десятилетия работы на орбите
18 декабря 2009 года исполнилось десять лет с момента запуска спутника Terra — одного из «флагманских» спутников NASA (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США) для наблюдения за Землей. Спутник уже десять лет ведет мониторинг жизненно важных показателей планеты, помогая ученым оценивать состояние океана, суши и атмосферы и определять, как эти системы меняются.
Данные пяти инструментов Terra с момента их первого включения 24 февраля 2000 года продолжают способствовать развитию наук о системе Земли. Исследователи представили новые результаты на осенней встрече Американского геофизического союза в Сан-Франциско.
Засухи замедляют метаболизм углерода на Земле
Данные спектрорадиометра MODIS на борту Terra свидетельствуют о том, что изменение климата может негативно сказаться на экосистемах раньше, чем предполагалось. Фотосинтез наземных растений последние десятилетия поглощал около трети глобальных выбросов CO₂, но ученые обнаружили, что глобальное поглощение углерода растительностью снижается.
«Эта тенденция к снижению имеет очень важные последствия для того, насколько и как долго люди могут рассчитывать на поглощающую способность наземных экосистем», — заявил эколог Маошен Чжао.
Анализ данных MODIS за 2000–2008 годы показал, что, хотя поглощение углерода растет в средних и высоких широтах северного полушария, это перевешивается снижением поглощения в тропиках и южном полушарии. По мнению ученых, одной из основных причин является потепление, вызывающее засухи, которые влияют на урожайность, производство древесины и состояние естественной растительности.
«Наш результат — это раннее предупреждение о том, что мы должны принять меры для смягчения антропогенного изменения климата», — сказал Чжао.
Мониторинг природных опасностей
На протяжении почти 10 лет инструменты Terra помогают властям и местным группам реагировать на природные опасности и смягчать их последствия. Например, для мониториндия последствий урагана «Ида» в Сальвадоре в ноябре 2009 года или цветения водорослей в озере Атитлан в Гватемале используется радиометр ASTER.
«Запросы на изображения оползней и цветения водорослей типичны для нас», — отметил руководитель научной группы ASTER Майкл Абрамс. — «Мы также работаем с Лесной службой США, чтобы снимать активные лесные пожары».
ASTER, предоставленный Японией, может получать около 500 изображений в день по конкретным целям. Для приоритизации запросов используется специальный алгоритм: такие угрозы, как наводнения, имеют высший приоритет.
В рамках мониторинга опасностей ASTER также ведет долгосрочное наблюдение более чем за 1000 активными вулканами по всему миру.
Загрязнение путешествует высоко и далеко
Загрязнение от масштабных пожаров может преодолевать огромные расстояния. Например, дым от пожара «Стейшн» в Калифорнии в августе 2009 года поднялся на высоту более 7 км и был перенесен над Невадой, Ютой и Колорадо, а угарный газ дошел как минимум до Луизианы.
Измерить высоту дымового шлейфа позволил спектрорадиометр MISR на Terra, который может разрешать атмосферные компоненты в трех измерениях. Ученые использовали MISR для создания многолетней «климатологии» высот, на которые пожары выбрасывают дым в атмосферу. База данных теперь содержит наблюдения более чем за 7000 дымовых шлейфов в Северной Америке, Сибири и Африке.
«Мы обнаружили, что примерно для каждой пятой части пожаров частицы дыма поднимаются на большую высоту, где могут долго оставаться в концентрированном виде и переноситься на большие расстояния», — сказал главный исследователь MISR Дэвид Дайнер.
Другие ученые наблюдают за загрязнением, пересекающим международные границы. Измерения угарного газа с инструмента MOPITT и аэрозолей с MISR и MODIS позволяют наблюдать источники и перенос загрязнения в глобальном масштабе.
«Спутник Terra позволил отслеживать шлейфы загрязнения, переносимые через океан, и наблюдать многочисленные шлейфы азиатского загрязнения, транспортируемые в Соединенные Штаты», — сказал атмосферный ученый Дэниел Джейкоб. — «Результаты показывают, что загрязнение воздуха — это глобальная проблема».
Баланс энергетического бюджета
В течение десятилетия исследователи, использующие эксперимент CERES на Terra, изучают, сколько солнечной энергии поглощается атмосферой и поверхностью планеты и сколько инфракрасной и тепловой энергии излучается обратно в космос. Ученые CERES также изучают, как свойства облаков влияют на энергообмен.
«CERES предоставил десятилетие точных наблюдений, которые позволяют нам исследовать изменения с течением времени», — сказал исследователь CERES Кевин Тренберт. — «Чем длиннее запись, тем она ценнее».
Наблюдения показали, что мир более облачный, чем думали, а изменения в облачности могут приводить к региональным и глобальным колебаниям теплового бюджета. Например, альбедо снижается в Арктике по мере таяния снега и морского льда, но есть свидетельства компенсации за счет увеличения облачного покрова.
Наиболее поразительно, что научная группа CERES обнаружила разрыв между входящей и исходящей радиацией. По оценкам, Земля поглощает примерно на 0,9 Вт на квадратный метр больше, чем излучает.
«Terra позволил нам наблюдать высоту облаков с MISR; плотность и покрытие облаков, а также температуру поверхности с MODIS; и входящую и исходящую радиацию с CERES», — сказал научный руководитель проекта Terra Марк Имхофф. — «Это очень мощная комбинация для понимания того, как атмосфера, суша и океаны работают вместе в балансировке тепла».