Исследователи измеряют разрушающий озон бром

Основная цель измерений, проведенных с помощью многоинструментальной гондолы на высотном аэростате, — определить, как бром влияет на стратосферный озон. Гондола несла уникальный комплекс приборов дистанционного зондирования, координируемый Карлсруэским технологическим институтом (KIT) совместно с Германским центром авиации и космонавтики (DLR) и Гейдельбергским университетом. Полёт состоялся 7 сентября 2014 года из Тимминса (Онтарио, Канада) в рамках международной кампании StratoScience2014, организованной космическими агентствами Канады и Франции.

Благодаря Монреальскому протоколу 1989 года об ограничении производства озоноразрушающих веществ, общее содержание хлора в стратосфере снижается с 1990-х годов. В отличие от этого, концентрация брома достигла максимума лишь несколько лет назад и сейчас начинает снижаться очень медленно. Следовательно, относительный разрушительный потенциал брома для озона даже возрос по сравнению с хлором. Однако количество брома в стратосфере и детали его фотохимии изучены хуже. До сих пор не проводилось одновременных измерений важнейших соединений брома — оксида брома (BrO) и нитрата брома (BrONO₂), что затрудняет точное определение общего содержания стратосферного брома и оценку его озоноразрушающего потенциала.

Аэростат объёмом около 400 000 м³ поднял полезную нагрузку в 760 кг на высоту почти 40 км. Гондола включала три сложных прибора, покрывающих широкий диапазон электромагнитного спектра и идеально дополняющих друг друга для измерения стратосферных веществ: инфракрасный спектрометр MIPAS-B (KIT), дальний инфракрасный/субмиллиметровый спектрометр TELIS (DLR) и УФ/видимый спектрометр mini-DOAS (Гейдельбергский университет). «Эта уникальная в мире комбинация приборов позволяет одновременно измерять около 40 озоно- и климатически значимых газов», — поясняет координатор измерений Германн Оэльхаф. Дистанционное зондирование означает, что газы измеряются не напрямую, а через анализ их взаимодействия с солнечным и/или земным излучением.

Система наведения и стабилизации гондолы, разработанная в KIT, обеспечивает, чтобы все три прибора измеряли одни и те же воздушные массы. Этот метод также позволяет проводить двумерные и трёхмерные непрерывные измерения газов с учётом времени суток, что важно для изучения фотохимических реакций и улучшения химико-климатических моделей.

Измерения направлены на точный баланс реакционноспособного брома в стратосфере, включая BrO и BrONO₂, а также на проверку реалистичности численных моделей фотохимии брона и достоверности лабораторных констант реакций. Поскольку комплекс приборов может измерять практически все озоно- и климатически значимые газы, проект также помогает анализировать бюджеты, распределение и фотохимическую связь всех химических семейств, определять вертикальные профили основных парниковых газов и валидировать данные спутниковых приборов MLS/AURA (США) и ACE-FTS (Канада).