Исследователи перешли с гелиевых на водородные метеозонды

За сотни миль к северу от Полярного круга исследователи из Национальных лабораторий Сандия обеспечивают сбор важных данных о погоде и климате. Перейдя на другой газ для наполнения метеозондов, они уменьшили свое метафорическое воздействие на хрупкую арктическую экосистему.

Более трех лет назад атмосферная измерительная станция на Аляске, управляемая Sandia, перешла с запуска метеозондов, наполненных гелием, на запуск зондов, наполненных водородом, производимым на месте. С тех пор было запущено почти 5000 водородных шаров без существенных проблем. Этот переход значительно сократил транспортные расходы и выбросы от доставки гелия в Уткиагвик (бывший Барроу) — самый северный город США, где расположена станция мониторинга атмосферы на Северном склоне Аляски.

Обсерватория, управляемая Sandia для пользовательского центра Atmospheric Radiation Measurement (ARM) при Управлении науки Министерства энергетики США, собирает погодные и климатические данные, включая специализированные данные об арктических облаках, уже более 25 лет. Данные ARM находятся в свободном доступе для исследователей из университетов и национальных лабораторий и крайне важны для уточнения климатических моделей, особенно моделей быстро теплеющей Арктики.

Переход с невозобновляемого гелия на водород стал возможен благодаря партнерству между Национальной метеорологической службой (NWS) и Министерством энергетики. NWS предоставила оборудование для электролиза, которое использует электричество для расщепления воды на газообразный водород и кислород, и обеспечивает его регулярное обслуживание. В обмен станция ARM, управляемая Sandia, запускает два метеозонда в день для нужд метеослужбы.

Переход на водород сопряжен с вопросами безопасности, поскольку водород легковоспламеняем. Для снижения рисков были приняты меры, включая размещение резервуара для хранения водорода вне здания, использование автоматической пусковой установки с вытяжной трубой и вентиляторами для предотвращения скопления газа. В случае технических сбоев автоматической системы наблюдатели вручную запускают зонды, используя резервный запас гелия, так как ручной запуск на водороде не разрешен по соображениям безопасности.

Первый официальный водородный зонд был запущен из Уткиагвика 16 декабря 2019 года. Сейчас станция запускает четыре зонда в сутки: два для NWS (прогноз погоды) и два для ARM (климатические исследования). Каждый зонд поднимает пакет датчиков на десятки тысяч футов в стратосферу для сбора данных о давлении, температуре и влажности.

Переход на водород принес значительную экономию и экологические выгоды. Ранее объект тратил около $60 000 в год на гелий и его доставку. С учетом нехватки гелия и инфляции, общая экономия за последние три с половиной года, вероятно, превысила $200 000. Кроме того, была устранена необходимость в воздушной транспортировке тяжелых баллонов с гелием, что сократило углеродный след.

Другие объекты ARM в США оценивают целесообразность перехода с гелия (побочного продукта нефтегазовой отрасли) на водород, производимый на месте или локально. Ученые подчеркивают, что данные из Арктики, где потепление происходит в четыре раза быстрее, чем в среднем по США, имеют критическое значение для долгосрочных климатических моделей.